수열의 극한을 구하거나 수열이 발산함을 보이세요. 수렴하면 그 극한을 구하세요.
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Determine the limit of the sequence or show that the sequence diverges. If it converges, find its limit.
원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.
한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.1절 · 17번문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅱ · 수열의 극한
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수열의 극한을 구하거나 수열이 발산함을 보이세요. 수렴하면 그 극한을 구하세요.
Determine the limit of the sequence or show that the sequence diverges. If it converges, find its limit.
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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.1절 · 17번수열의 극한을 구하거나 수열이 발산함을 보이세요. 수렴하면 그 극한을 구하세요.
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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.1절 · 19번수열의 극한을 구하거나 수열이 발산함을 보이세요. 수렴하면 그 극한을 구하세요.
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수열의 극한을 구하거나 수열이 발산함을 보이세요. 수렴하면 그 극한을 구하세요.
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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.1절 · 25번수열의 극한을 구하거나 수열이 발산함을 보이세요. 수렴하면 그 극한을 구하세요.
Determine the limit of the sequence or show that the sequence diverges. If it converges, find its limit.
수열의 극한을 구하거나 그 수열이 발산함을 보이세요. 수렴하면 그 극한을 구하세요.
Determine the limit of the sequence or show that the sequence diverges. If it converges, find its limit.
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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.1절 · 14번수열의 극한을 구하거나 그 수열이 발산함을 보이세요. 수렴하면 그 극한을 구하세요.
Determine the limit of the sequence or show that the sequence diverges. If it converges, find its limit.
[계산기 사용] 수열 을 정의합니다. 의 그래프를 이용하여 가 증가함을 확인하세요. 에 대해 를 그래프로 그리고, 이 수열이 수렴하는 것처럼 보이는지 말하세요.
[T] Define a sequence Use the graph of to verify that is increasing. Plot for and state whether it appears that the sequence converges.
는 로 수렴한다. 이 수열은 구간 에서 높이가 인 직사각형들의 합이며, 이 직사각형들은 의 그래프 위쪽에 놓인다.

converges to is a sum of rectangles of height over the interval which lie above the graph of

연습문제 39–42는 수열의 이론을 더 깊이 탐구한다.
수열에 대한 조임 정리를 증명하세요: 과 이 이고 인 수열이라 하고, 은 모든 에 대해 인 수열이라 하자. 그러면 이다.
Exercises 39–42 explore further the theory of sequences.
Prove the Squeeze Theorem for sequences: Let and be such that and , and let be such that for all . Then
증명 방법 하나의 개요:
임의의 이 주어졌다고 하자. 과 이 수렴하므로, 모든 에 대해 과 이 모두 로부터 이내에 있게 하는 이 존재한다. 따라서 두 값은 서로 많아야 만큼 떨어져 있다고 결론지을 수 있다. 이므로 이 로부터 이내에 있음을 보일 수 있고, 이로써 도 로 수렴함을 알 수 있다.
A sketch of one proof method:
Let any be given. Since and converge, there exists an such that for all , both and are within of ; we can conclude that they are at most apart from each other. Since , one can show that is within of , showing that also converges to .
조화급수를 홀수번째 항과 짝수번째 항의 합으로 나누세요. 목표는 오른쪽의 두 급수가 각각 발산함을 보이는 것입니다.
(a) 왜 인지 보이세요.
(각 부분합을 비교하세요.) (b) 왜 인지 보이세요. (c) (a)와 (b)가 홀수번째 항의 급수가 수렴하는 것과 짝수번째 항의 급수도 수렴하는 것이 서로 필요충분조건임을 어떻게 보여 주는지 설명하세요. (즉, 둘 다 수렴하거나 둘 다 발산함을 보이세요.) (d) 조화급수가 발산한다는 사실로부터 짝수번째 항의 급수와 홀수번째 항의 급수도 발산하게 되는 이유를 설명하세요.
Break the Harmonic Series into the sum of the odd and even terms: The goal is to show that each of the series on the right diverge.
(a) Show why .
(Compare each partial sum.) (b) Show why (c) Explain why (a) and (b) demonstrate that the series of odd terms is convergent, if, and only if, the series of even terms is also convergent. (That is, show both converge or both diverge.) (d) Explain why knowing the Harmonic Series is divergent determines that the even and odd series are also divergent.
(a) 홀수번째 항의 급수의 부분합은 이다. 짝수번째 항의 급수의 부분합은 이다. 짝수번째 항의 급수의 각 항은 홀수번째 항의 급수에서 대응하는 항보다 작으므로 결과를 얻는다. (b) 홀수번째 항의 급수의 부분합은 이다. 1에 짝수번째 항의 급수를 더한 급수의 부분합은 이다. 이제 짝수번째 항의 급수의 각 항은 홀수번째 항의 급수에서 대응하는 항보다 크거나 같고, 첫째 항에서만 같다. 따라서 결과를 얻는다. (c) 홀수번째 항의 급수가 수렴하면 (a)의 풀이에 의해 짝수번째 항의 급수도 수렴한다. (짝수번째 항의 급수의 부분합으로 이루어진 수열은 유계이고 단조증가한다.) 마찬가지로 (b)에 의해 짝수번째 항의 급수가 수렴하면 홀수번째 항의 급수도 수렴한다. 따라서 어느 한 급수가 수렴하면 다른 급수도 수렴한다.
비슷하게 (a)와 (b)를 이용하면, 어느 한 급수가 발산하면 다른 급수도 발산함을 보일 수 있다. (d) 짝수번째 항의 급수와 홀수번째 항의 급수가 모두 수렴한다면 두 급수의 합은 수렴하는 급수가 된다. 이는 두 급수의 합인 조화급수가 수렴한다는 뜻이 된다. 그러나 조화급수는 수렴하지 않는다. 그러므로 각 급수는 발산한다.
(a) The partial sum of the odd series is . The partial sum of the even series is . Each term of the even series is less than the corresponding term of the odd series, giving us our result. (b) The partial sum of the odd series is . The partial sum of 1 plus the even series is . Each term of the even series is now greater than or equal to the corresponding term of the odd series, with equality only on the first term. This gives us the result. (c) If the odd series converges, the work done in (a) shows the even series converges also. (The sequence of the partial sum of the even series is bounded and monotonically increasing.) Likewise, (b) shows that if the even series converges, the odd series will, too. Thus if either series converges, the other does.
Similarly, (a) and (b) can be used to show that if either series diverges, the other does, too. (d) If both the even and odd series converge, then their sum would be a convergent series. This would imply that the Harmonic Series, their sum, is convergent. It is not. Hence each series diverges.
을 으로 정의된 수열이라 하자.
(a) 의 홀수 배와의 차가 0.1 이내인 서로 다른 0 이상의 정수 세 개를 제시하고, 그에 대응하는 의 값을 구하세요. (b) 이 에 가까운 서로 다른 0 이상의 정수 세 개를 제시하세요. 답의 근거를 밝히세요. (c) 이 에 가까운 서로 다른 0 이상의 정수 세 개를 제시하세요. 답의 근거를 밝히세요.
참고: 이 문제는 엄밀하지는 않지만 직관적으로 이 존재하지 않는 이유를 보여 준다. 수열에서 에 가까운 항이 계속해서 나타나고, 에 가까운 항도 계속해서 나타난다. 이를 과 같은 수열과 비교해 보자. 이 수열의 항은 언제나 1 이므로 극한도 1 이다. 이 문제의 아이디어를 엄밀한 증명으로 바꾸어 이 존재하지 않음을 보일 수 있다. 풀이를 참고하세요.
Let be a sequence defined by .
(a) Give three different whole numbers that are within 0.1 of an odd integer multiple of , and find the corresponding values of . (b) Give three different whole numbers such that is close to . Justify your answers. (c) Give three different whole numbers such that is close to . Justify your answers.
Remark: this demonstrates intuitively, though not rigorously, why is undefined. We consistently find terms in the sequence that are close to , and also consistently find terms in the sequence that are close to 0. Contrast this to a sequence like , whose terms are always 1, and whose limit therefore is 1. It is possible to turn the ideas of this question into a rigorous proof that is undefined. See the solution.
(a) 의 홀수 배 중에서 정수에 가까운 것을 찾고자 한다.
따라서 실제로 , , 은 모두 의 어떤 홀수 배에서 0.1 이내에 있다.
의 홀수 배에서 코사인의 값은 이므로, 수열의 값이 모두 에 가까울 것으로 예상된다. 계산기를 사용하면 다음과 같다.
(b) 어떤 정수 에 대하여 (즉, 가 의 홀수 배)이면 이다. 따라서 의 처음 몇 개 항을 나열하여 에 아주 가까운 것 세 개를 찾거나, 근삿값 을 이용하여 에 가까운 의 값을 고르면 된다.
따라서 이 7의 배수일 때 그 값이 정수에 가까울 것으로 예상된다. 예를 들어 , , 이다.
확인해 보자. 이 의 값들은 모두 에 꽤 가까워 보인다.
이런, 아직 아주 가까운 것이 없다. 더 나은 방법은 의 값을 나열하여 정수에 가까운 것을 찾는 것이다.
어느 정도를 “가깝다”고 받아들이느냐에 따라 다르지만, 풀이 1에서 얻은 것과 대체로 같은 후보를 찾을 수 있다.
(c) (a)와 (b)에서 쓴 방법을 그대로 사용할 수 있다. 그러나 이 에 가까운 을 이미 알고 있으므로, 다음 삼각함수 항등식을 이용하는 것이 더 쉽다.
이 항등식은 이 에 가까우면 이 에 가까움을 보여 준다. 그러므로 , , 을 시도해 보자. 조건에 맞는다.
참고: 이 문제의 아이디어를 엄밀한 증명으로 바꾸어 이 존재하지 않음을 보일 수 있다.
참고: 이 문제는 이 정수 전체를 움직일 때 모든 수 의 집합이 갖는 성질도 암시한다. 수학자들은 이 집합이 “구간 에서 조밀하다”고 말한다. 이는 인 어떤 수 을 고르더라도, 이 반드시 과 정확히 같지는 않더라도 에 원하는 만큼 가까워지는 정수 이 있다는 뜻이다. 자주 쓰는 검색 엔진에 “ dense”를 입력하면 더 많은 것을 알아볼 수 있다.
(a) We want to find odd multiples of that are close to integers.
So indeed, , , and are all within 0.1 of some odd multiple of .
Since the cosine of an odd multiple of is , we expect all of the sequence values to be close to . Using a calculator:
(b) If for some integer (that is, is an odd multiple of ), then . So, we can either list out the first few terms of until we find three that are very close to , or we can use our approximation to choose values of that are close to .
So, we expect our values to be close to integers when is a multiple of 7. For example, , , and .
We check: These seem like values of that are all pretty close to 0.
Oof. Nothing very close yet. Maybe a better way is to list values of , and see which ones are close to integers.
We find roughly the same candidates we did in Solution 1, depending on what we're ready to accept as “close".
(c) One can use the same strategies as we did for parts (a) and (b). But since we already know some 's with close to , it's easier to use the trig identity
This identity shows that if is close to , then is close to . So let's try , and . They do the trick.
Remark: it is possible to turn the ideas of this question into a rigorous proof that is undefined.
Remark: This question also hints at a property of the set of all numbers , with running over the integers. Mathematicians say that this set is “dense in the interval ”. This means that if you pick any number , there is an integer such that , while not necessarily being exactly , is as close to as you like. If you feed “ dense” into your favourite search engine, you can find out more.
실수로 이루어진 수열 이 에 대해 점화 관계 을 만족시킨다.
(a) 라 하자. 을 구하세요. (b) 일 때 를 구하세요. (c) 이라 하자. 임을 보이세요. 여기서 은 위 방정식의 해이다.
A sequence of real numbers satisfies the recursion relation for .
(a) Suppose . What is ? (b) Find if . (c) Suppose . Show that , where is the solution to equation above.
(a) 일 때 이고, 이와 같이 계속된다. 즉, 모든 에 대해 이다. 따라서 이다. (b) 양변에 3을 곱하면 이므로 이다. (c) 수열이 4에 수렴하려면 항들이 한없이 4에 가까워져야 한다. 그래서 와 사이의 관계를 구한다.
따라서 수열의 항과 수 4 사이의 거리는 항이 하나 늘어날 때마다 3분의 1로 감소한다. 이는 이 커질수록 항들이 한없이 4에 가까워진다는 뜻이다. 즉, 이다.
(a) When , we see , and so on. That is, for every . So, . (b) Cross-multiplying, we see , hence . (c) In order for our sequence to converge to 4, the terms should be getting infinitely close to 4. So, we find the relationship between and .
So, the distance between our sequence terms and the number 4 is decreasing by a factor of 3 each term. This implies that the terms get infinitely close to 4 as grows. That is, .