\( \newcommand{\Ds}{\displaystyle} \newcommand{\PP}{{\mathbb P}} \newcommand{\RR}{{\mathbb R}} \newcommand{\KK}{{\mathbb K}} \newcommand{\CC}{{\mathbb C}} \newcommand{\ZZ}{{\mathbb Z}} \newcommand{\NN}{{\mathbb N}} \newcommand{\TT}{{\mathbb T}} \newcommand{\QQ}{{\mathbb Q}} \newcommand{\Abs}[1]{{\left|{#1}\right|}} \newcommand{\Floor}[1]{{\left\lfloor{#1}\right\rfloor}} \newcommand{\Ceil}[1]{{\left\lceil{#1}\right\rceil}} \newcommand{\sgn}{{\rm sgn\,}} \newcommand{\Set}[1]{{\left\{{#1}\right\}}} \newcommand{\Norm}[1]{{\left\|{#1}\right\|}} \newcommand{\Prob}[1]{{{{\mathbb P}}\left[{#1}\right]}} \newcommand{\Mean}[1]{{{{\mathbb E}}\left[{#1}\right]}} \newcommand{\cis}{{\rm cis}\,} \newcommand{\one}{{\mathbf 1}} \newcommand{\One}[1]{{\bf 1}\left(#1\right)} \renewcommand{\Re}{{\rm Re\,}} \renewcommand{\Im}{{\rm Im\,}} \renewcommand{\arg}{{\rm arg\,}} \renewcommand{\Arg}{{\rm Arg\,}} \renewcommand{\deg}{{\rm deg\,}} \renewcommand{\vol}{{\rm vol\,}} \renewcommand{\span}{{\rm span\,}} \newcommand{\ft}[1]{\widehat{#1}} \newcommand{\wt}[1]{\widetilde{#1}} \newcommand{\FT}[1]{\left(#1\right)^\wedge} \newcommand{\Lone}[1]{{\left\|{#1}\right\|_{1}}} \newcommand{\Linf}[1]{{\left\|{#1}\right\|_\infty}} \newcommand{\inner}[2]{{\langle #1, #2 \rangle}} \)

Απειροστικός Λογισμός Μιας Μεταβλητής

Μιχάλης Κολουντζάκης

Τμήμα Μαθηματικών και Εφαρμοσμένων Μαθηματικών, Πανεπιστήμιο Κρήτης

 

Όρια ακολουθιών

ΌρΑκ-1.

Όριο ακολουθίας

YouTube video preview

ΌρΑκ-2.

Υποθέτουμε ότι \(a_n\to L\in\mathbb R\) και ότι \(a_n\ne L\) για κάθε \(n\). Επιλέξτε όσες προτάσεις είναι πάντα σωστές.

Επιλέξτε όλες τις σωστές επιλογές:

ΌρΑκ-3.

Υποθέτουμε ότι \(a_n\to L\in\mathbb R\). Στον ορισμό του ορίου, για κάθε \(\epsilon>0\) υπάρχει \(n_0=n_0(\epsilon)\). Υποθέστε \(0<\epsilon<1\) και επιλέξτε ακριβώς τις προτάσεις που πάντα ισχύουν.

Επιλέξτε όλες τις σωστές επιλογές:

ΌρΑκ-4.

YouTube video preview

ΌρΑκ-5.

Ποιες από τις παρακάτω ακολουθίες συγκλίνουν σε πραγματικό αριθμό;

Επιλέξτε όλες τις σωστές επιλογές:

ΌρΑκ-6.

Η ακολουθία \(a_n\) συγκλίνει στο 0. Επιλέξτε όσες προτάσεις είναι πάντα σωστές.

Επιλέξτε όλες τις σωστές επιλογές:

ΌρΑκ-7.

Όριο ακολουθίας (άπειρο)

YouTube video preview

ΌρΑκ-8.

Επιλέξτε όσες από τις παρακάτω ακολουθίες συγκλίνουν στο \(+\infty\).

Επιλέξτε όλες τις σωστές επιλογές:

ΌρΑκ-9.

Για να αποδείξουμε ότι \(x_n=n^3-100n^2\to+\infty\), αρκεί να βρούμε \(y_n\) με \(y_n\le x_n\) τελικά και \(y_n\to+\infty\).

Ποιες από τις παρακάτω μπορούν να παίξουν αυτό το ρόλο;

Επιλέξτε όλες τις σωστές επιλογές:

ΌρΑκ-10.

YouTube video preview

ΌρΑκ-11.

Επιλέξτε τις προτάσεις που είναι πάντα σωστές. Το σύμβολο \(\mathbf1_A\) είναι 1 όταν ισχύει η συνθήκη \(A\) και 0 αλλιώς.

Επιλέξτε όλες τις σωστές επιλογές:

ΌρΑκ-12.

Επιλέξτε όσες από τις παρακάτω προτάσεις είναι πάντα σωστές. Υποθέτουμε ότι όλοι οι παρανομαστές που εμφανίζονται δεν είναι 0.

Επιλέξτε όλες τις σωστές επιλογές:

ΌρΑκ-13.

Όρια ακολουθιών που είναι τελικά ίσες

YouTube video preview

ΌρΑκ-14.

Δίνονται οι παρακάτω ακολουθίες (\(n\ge1\)):

\(a_n=\mathbf1_{n\ge10}n\), \(b_n=\mathbf1_{n<10}n\), \(c_n=\mathbf1_{n\ge100}n\), \(d_n=\mathbf1_{n<100}n\).

Το \(\mathbf1_{\text{συνθήκη}}\) είναι 1 αν ισχύει η συνθήκη και 0 αλλιώς. Επιλέξτε τις σωστές προτάσεις.

Επιλέξτε όλες τις σωστές επιλογές:

ΌρΑκ-15.

Προσθέτονας μια μηδενική ακολουθία

YouTube video preview

ΌρΑκ-16.

Υπακολουθίες μιας ακολουθίας

YouTube video preview

ΌρΑκ-17.

Ποιες από τις παρακάτω ακολουθίες είναι υπακολουθίες της \(a_n=n^2\);

Επιλέξτε όλες τις σωστές επιλογές:

ΌρΑκ-18.

Ποιες από τις παρακάτω ακολουθίες είναι υπακολουθίες της \(a_n:0,1,0,1,0,1,\ldots\);

Επιλέξτε όλες τις σωστές επιλογές:

ΌρΑκ-19.

Όριο υπακολουθίας συγκλίνουσας ακολουθίας

YouTube video preview

ΌρΑκ-20.

Ας είναι \(a_n\) η ακολουθία \(0,1,0,1,0,1,\ldots\). Ποιες προτάσεις είναι σωστές;

Επιλέξτε όλες τις σωστές επιλογές:

ΌρΑκ-21.

Όριο αθροίσματος ακολουθιών

YouTube video preview

ΌρΑκ-22.

Έστω \(a_n=(n+1)/n\) και \(b_n=(n+2)/n\). Ποιο είναι το όριο της \(a_n+b_n\);

Απάντηση

ΌρΑκ-23.

Προσθέτοντας άπειρα όρια

YouTube video preview

ΌρΑκ-24.

Έστω \(a_n=n^2\) και \(b_n=\log_{10}n\). Ποιο είναι το όριο της \(a_n+b_n\);

Αντί για \(+\infty\) γράφετε 1000000, και αντί για \(-\infty\) γράφετε -1000000.

Απάντηση

ΌρΑκ-25.

Έχουμε \(a_n\to+\infty\), \(b_n\to-\infty\), \(c_n\to10\), \(d_n\to0\). Σε ποιες περιπτώσεις γνωρίζουμε το όριο του αθροίσματος χωρίς άλλη πληροφορία;

Επιλέξτε όλες τις σωστές επιλογές:

ΌρΑκ-26.

Οι συγκλίνουσες ακολουθίες είναι φραγμένες

YouTube video preview

ΌρΑκ-27.

Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι πάντα αληθείς;

Επιλέξτε όλες τις σωστές επιλογές:

ΌρΑκ-28.

Όριο γινομένου ακολουθιών (πεπερασμένο)

YouTube video preview

ΌρΑκ-29.

Το παρακάτω θεώρημα συμπληρώνει το όριο γινομένου ακολουθιών.

Θεώρημα:Αν $x_n \to L \in \RR$ και \(L \neq 0\) τότε \[\frac{1}{x_n} \to \frac{1}{L}.\]

Απόδειξη: Ας υποθέσουμε πρώτα ότι \(L>0\). Η απόδειξη για αρνητικό \(L\) είναι ίδια (ή μπορούμε να επικαλεστούμε σε αυτή την περίπτωση το όριο της ακολουθίας \(-1/x_n\)).

Αφού \(x_n \to L\) μετά από κάποιο δείκτη \(n_0\) θα ισχύει \(\Abs{x_n-L} < L/2\), άρα για \(n \ge n_0\) ισχύει \(x_n > L/2\).

Έχουμε τώρα για \(n \ge n_0\)

\[\Abs{\frac{1}{x_n}-\frac{1}{L}} = \frac{\Abs{x_n-L}}{\Abs{x_n} L} \le \frac{\Abs{x_n-L}}{L^2/2},\]

όπου για να πάρουμε την τελευταία ανισότητα χρησιμοποιήσαμε το ότι \(x_n > L/2\).

Αφού \(x_n \to L\) υπάρχει \(n_1\) τ.ώ. αν \(n \ge n_1\) να ισχύει \(\Abs{x_n-L} < \epsilon L^2/2\). Βάζοντας αυτό στην παραπάνω ανισότητα παίρνουμε για \(n \ge \max\Set{n_0, n_1}\)

\[ \Abs{\frac{1}{x_n}-\frac{1}{L}} < \epsilon,\]

όπως έπρεπε να δείξουμε. \(\blacksquare\)

Πόρισμα: Αν \(y_n \to y \in \RR\) και \(x_n \to x \in \RR\) με \(x \neq 0\) τότε

\[\frac{y_n}{x_n} \to \frac{y}{x}.\]

ΌρΑκ-30.

Αν \(a_n=(n-1)/n\) και \(b_n=(n+1)/n\), ποιο είναι το όριο της \(a_nb_n\);

Απάντηση

ΌρΑκ-31.

Πολλαπλασιάζοντας άπειρα όρια

YouTube video preview

ΌρΑκ-32.

Σε ποιες περιπτώσεις μπορούμε να ξέρουμε το όριο της \(a_nb_n\) χωρίς περαιτέρω πληροφορία;

Επιλέξτε όλες τις σωστές επιλογές:

ΌρΑκ-33.

Όριο πολυωνυμικής ακολουθίας

YouTube video preview

ΌρΑκ-34.

Σωστό ή λάθος;

Αν \(p(x)=c_kx^k+c_{k-1}x^{k-1}+\cdots+c_0\), με \(c_k\ne0\), είναι πολυώνυμο γνωστού βαθμού \(k\), τότε μπορούμε να βρούμε το όριο της ακολουθίας \(a_n=p(-n)\) μόνο από το πρόσημο του \(c_k\).

Απάντηση:

ΌρΑκ-35.

Διατήρηση ανισοτήτων στο όριο

YouTube video preview

ΌρΑκ-36.

Αν \(a_n\to1\) και \(b_n\to2\), ποιες προτάσεις είναι πάντα σωστές; «Τελικά» σημαίνει από κάποιο δείκτη και πέρα.

Επιλέξτε όλες τις σωστές επιλογές:

ΌρΑκ-37.

Ανάμεσα σε ισοσυγκλίνουσες ακολουθίες

YouTube video preview

ΌρΑκ-38.

Υπάρχει μια διάταξη των παρακάτω ακολουθιών έτσι ώστε τελικά να ισχύει

[[1]] \(\le\) [[2]] \(\le\) [[3]] \(\le\) [[4]].

Τοποθετήστε τις παρακάτω ακολουθίες στις σωστές θέσεις:

  1. \(3n^2-10n+1\)
  2. \(2n^2+1000n+50\)
  3. \(\frac1{10}n^3-100n^2-30\)
  4. \(10^6n+1\)
Θέση 1
Θέση 2
Θέση 3
Θέση 4

ΌρΑκ-39.

Σύγκριση όρων της ακολουθίας με το όριο

YouTube video preview

ΌρΑκ-40.

Οι παρακάτω ακολουθίες \(a_n\) συγκλίνουν σε πραγματικό αριθμό \(a\). Σε ποιες περιπτώσεις ισχύει \(a_n\le a\) τελικά;

Επιλέξτε όλες τις σωστές επιλογές: