设x1=2,Xn+1=1⼀2(Xn+1⼀Xn)(n=1,2,…),证明数列{Xn}收敛,并求其极限.

2024-12-04 11:57:41
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回答1:

不动点法。令f(x)=(1/2)[x+(1/x)],x>0
f'(x)=(1/2)(x²-1)/x²,可知当x>1时f'(x)>0,f(x)为增函数
令f(x)>x,即(1/2)[x+(1/x)]>x,得0<x<1,可知不动点为x=1,x>1时f(x)<x
x1=2>1,于是f(1)<f(x1)<x1,
得1<x2<x1,同理f(1)<f(x2)<x2,即1<x3<x2
于是可得1<x(n+1)<xn,得xn递减且有下限,即{xn}收敛。于是xn极限存在
令A为xn极限
有A=(1/2)[A+(1/A)]且A≥1
得A=1

回答2:

先用数归证1n=1显然成立
假设n=k成立
则1n=k+1
x(k+1)=1/2(xk+1/xk)
因为11/2<1/xk<=1
1<3/2=(1+1/2)/2所以对于n=k+1也成立 1所以xn是有界数列
下证其单调减
xn+1-xn
=1/2(xn+1/xn)-xn
=1/2(xn+1/xn-2xn)
=1/2(1/xn-xn)
=(1-xn^2)/(2xn)<0,因为刚证过xn>1
所以xn是一单调有界数列
所以极限必存在(单调有界必有极限)

令n->∞
极限x=limn->∞ xn满足
x=1/2(x+1/x)
2x=x+1/x
x=1/x
x^2=1
x=1(舍去负值,因为xn>1)
所以极限为1

回答3:

Xn显然>0
由均值不等式
X(n+1)>=1
X(n+1)-Xn=1/2(1/xn-xn)<=0
Xn递减且有下界,收敛
设limXn=a>0
由Xn+1=1/2(Xn+1/Xn)
a=1/2(a+1/a)
=>a=1
希望对你有帮助!