εN0.190.01990.0019990.00019999…
Откройте "Открытую Математику"!
Понятная теория, конспекты и задачник в одном флаконе!
Задача 41
Нормальная
Пусть
Доказать, что
определив для каждого число такое, что
Заполнить следующую таблицу:
Ответ
Указание
Подставить формулу для в неравенство .
Решить полученное неравенство относительно . Полученное неравенство относительно и будет условием выбора натуральных чисел .
Решение
Нужный ход действий указан прямо в условии. Нам нужно для произвольного подобрать такое натуральное , чтобы для любого выполнялось следующее неравенство:
Заменим на соответствующую формулу для -го члена последовательности:
Разберемся с модулем. Для этого докажем, выражение внутри модуля всегда меньше :
Раз внутри модуля всегда отрицательное число, раскрываем модуль со знаком минус:
Домножаем обе части на :
Прибавляем по единице с обеих сторон и умножаем обе части на :
Умножаем скобки друг на друга в правой части:
Вычитаем из обеих частей :
Изолируем :
Все проводимые нами преобразования были эквивалентными. Это означает, что какое бы мы не взяли, нам достаточно взять любое число, большее и тогда требуемое по определению предела неравенство будет выполняться.
Но нам нужно не любое число, а натуральное, поэтому выбирать будем по следующей формуле:
Покажем, что любое натуральное будет больше .
Если , то дробь будет отрицательной, а значит нам подойдет любое натуральное число, в том числе и то, которое мы получим по формуле .
Если , то , а значит любое натуральное нам подойдет.
Если , то мы получим округление сверху («потолок») числа . По определению «потолка» числа:
Так как в условии у нас , то следующее натуральное число после будет :
Итак, мы показали, что при любых мы всегда найдем такое , что для любого будет выполняться неравенство \eqref{to-prove}.
Начнем заполнять таблицу:
Итоговая таблица: