Bài toán. Cho dãy số x
n
:
1
2x =
;
1
2
n n
x x
+
= +
,
*
x N∀ ∈
. Tìm lim x
n
?
Cách 1: Sử dụng tính đơn điệu và bị chặn:
Ta có x
1
< 2 → hiển nhiên
Giả sử x
k
< 2 → ta chứng minh x
k+1
< 2 ⇔
2 2 2
k k
x x+ < ↔ <
(đúng)
2 2 0L L L L= + ⇔ − − =
2
1
L
L
=
⇔
= −
Do {x
n
} dương nên giới hạn L = 2
Cách 2: Tìm số hạng tổng quát của dãy sau đó sử dụng giới hạn cơ bản
+ Ta có
1
2
2 2
2
x cos
π
= =
(đúng)
+ Bằng quy nạp ta dễ dàng chứng minh được
*
n
n 1
x 2.cos , n N
2
x n N
bằng quy nạp
với
1
1 2 2
1
= → − <n
(đúng)
Giả sử bất đẳng thức đúng đến k ta có:
1
1
2
2
−
− <
k
k
x
ta cần chứng minh
1
1 1
2 2 2
2 2
+
− < ⇔ − < +
k k
k k
x x
Vì
1 2 2 1
− < <
Mà
n
n 1
1
lim2 lim 2 2 limx 2
2
−
= − = ⇒ =
÷
Cách 4: Sử dụng định nghĩa
+ ∀ξ > 0 bé tùy ý tồn tại N
(
ξ
)
sao cho ∀
n
> N
(
ξ
)
thì
n
x 2− < ξ
(*)
+ Ta chứng minh x
n
< 2 (theo chứng minh trên)
−
−
< ξ ↔ > ⇔ − >
ξ ξ
Chọn:
2
1
N 1 log 1
= + +
ξ
Ta có:
n
2 x− < ξ
, ∀n > N → Điều phải chứng minh
Nhận xét 1: Từ các cách giải trên có thể phân tích để tìm chìa khóa của bài
toán đó là: giới hạn của dãy số trên nếu có được tìm từ phương trình:
L 2 L
L 2
L 0
= +
⇔ =
>
Nhận xét 2: Từ cách giải (1) ta có thể mở rộng bài toán như sau:
Tìm lim x
n
. (giải tương tự cách 1)
Bài toán 1.3: Chứng minh dãy {x
n
}
n 1 2 n
x a a a= + + +
với a
i
> 1
i 1;n∀ =
có giới hạn nếu:
ln(ln )
lim ln2
n
a
n
<
Nhận xét 3: Từ cách giải (2) ta có thể giải bài toán sau:
Bài toán 1.4: Cho
n
x 2 2 2= + + +
(n dấu căn)
a) Tìm
1 2 n
n
x .x x
lim
lim lim
2 2
+
π π π
=
÷
=
n
2 3 n 1 n 1
n
n 1
2 .cos .cos cos .sin
2 2 2 2
lim
2 .sin
2
+ +
+
π π π π
π
n
n 1 n 1
n 1
sin
1 2 2
2
lim .
⇒ = π = π
π
Nhận xét 4: Vấn đề đặt ra là làm thế nào để xây dựng các dãy có giới hạn
bằng α và có bao nhiêu dãy có cùng giới hạn bằng α. Sau đây là một số cách
xây dựng các dãy có giới hạn cho trước.
Hướng 1: Từ phương trình tìm giới hạn ta có nghiệm L = 2 ta xây dựng các
dãy có giới hạn bằng 2 như sau:
+ Xuất phát từ L – 2 = 0 → (L – 2) (L + 1) = 0 ⇒ L
2
– L – 2 = 0
L L 2
L L 2
= +
⇒
= − +
Chọn
L 2 L= +
đặt
1 n n 1
x 2;x 2 x , n N,n 2
−
= = + ∀ ∈ ≥
(Không xét)
Tìm lim x
n
(ta có ví dụ trên)
Tìm lim x
n
(ta có bài toán 1-2)
Hướng 2: ta có
2
4 4 1 4
2 4 2
2
α = → α = ⇒ α = ⇒ α = α + ⇐ α = α +
÷
α α α
Từ đó xét dãy số:
1
x = α
n n 1
n 1
1 4
x x n 2,n N
2 x
−
−
= + ∀ ≥ ∈
÷
Với cách tương tự ta xây dựng được dãy hội tụ tiến về căn bậc k của n như
sau:
n n 1
x 2
n 2
x
x 1 x
n N
2
−
−
=
∀ ≥
= + −
∈
(Điều phải chú ý là giá trị x
0
và giá trị α trong các kiến thiết trên không phải
lấy tùy ý)
Hướng 3: ta có thể dùng phương pháp xấp xỉ nghiệm Newton để xây dựng
các dãy số.
Để tìm nghiệm của phương trình F(x) = 0 thì chọn giá trị x
0
tương đối gần với
2x 2 2x
+ +
−
= − ⇔ = +
n 1 n
n
1 4
x x
2 x
+
⇔ = +
(trùng với kết quả ở hướng 2)
Hướng 4: Xây dựng dãy truy hồi từ cặp nghiệm của phương trình bậc 2 giả sử
ta có phương trình: x
2
+ bx – 1 = 0 gọi x
1
, x
2
là nghiệm của phương trình, với
a ∈R, a ≠ 0 xét
n n n 1 n 1
2 2 2 2 2 2
n 1 2 n 1 2
x a(x x ) x a x x 2
+ +
= = −
Thì {x
n
} xác định như sau:
0
2
n 1 n
x 2
x 2x 1
+
=
= −
tìm số hạng tổng quát của dãy
Tương tự nếu xét
( )
n n
3 3
n 1 2
x a x x= +
thì ta có
3
n
n 1 n
2
x
x 3x
a