Рассмотрим метод решения на следующем примере \lim_{n \to \infty}\frac{3n^2}{2n^2+3}=\frac{3}{2} Вспомним определение предела последовательности.
Последовательность {x_n} называется сходящейся, если существует такое число a, что последовательность {x_n-a} является бесконечно малой, т.е. \forall \varepsilon >0 \quad \exists N=N(\varepsilon) такое, что при всех n>N элементы x_n, этой последовательности удовлетворяет неравенству |x_n-a| < \varepsilon . При этом число a называется пределом последовательности x_n, что символически записывается так: \lim_{n \to \infty}x_n=a Хочу обратить внимание на основные моменты из определения, которые понадобятся при доказательстве.
- Если мы говорим \forall \varepsilon >0, то это означает, что какое бы сколь угодно малое \varepsilon >0.
- Если мы говорим \exists N=N(\varepsilon), то это означает, что чем меньше \varepsilon , тем больше будет N(\varepsilon).
Вот мы и получили зависимость между \varepsilon и N . Суть доказательства сводится к нахождению этой зависимости, т.е. если мы найдем N(\varepsilon), для которого выполняется неравенство |x_n-a| < \varepsilon , то это и будет доказательством того, что последовательность имеет предел равный a.
Приступим к доказательству. Запишем неравенство, согласно определения |x_n-a| < \varepsilon |\frac{3n^2}{2n^2+3}-\frac{3}{2}|< \varepsilon => |\frac{6n^2-6n^2-9}{2(2n^2+3)}|< \varepsilon |\frac{-9}{2(2n^2+3)}|< \varepsilon =>\frac{9}{2(2n^2+3)}< \varepsilon\frac{9}{2 \varepsilon} < 2n^2+3 =>\sqrt{\frac{9}{4 \varepsilon}-\frac{3}{2}} < n Обозначим за N=N(\varepsilon)=\sqrt{\frac{9}{4 \varepsilon}-\frac{3}{2}}, т.е. мы нашли N=N(\varepsilon)такое, что для любого сколь угодно малого \varepsilon >0 при всех n>N элементы x_n этой последовательности удовлетворяет неравенству |x_n-a| < \varepsilon .
Равенство доказано.