Semua buku

Profesional

Aplikasi Tentang Pelatih Masuk Mulai membaca

Matematika · Glosarium

Apa itu Limit sebuah barisan?

Definisi 11.1 Matematika Universitas — Tahun 1 · Bab 11 — Barisan

Sebuah barisan (un)(u_n) berisi bilangan real konvergen ke ℓ∈R\ell \in \R bila

∀ε>0, ∃N∈N, ∀n≥N,∣un−ℓ∣≤ε.\forall \varepsilon > 0,\ \exists N \in \N,\ \forall n \geq N, \qquad \abs{u_n - \ell} \leq \varepsilon .

Kita menulis un→ℓu_n \to \ell atau lim⁡un=ℓ\lim u_n = \ell. Barisan yang tidak konvergen (ke bilangan real mana pun) disebut divergen. Adapun kedivergenan ke +∞+\infty: ∀M, ∃N, ∀n≥N, un≥M\forall M,\ \exists N,\ \forall n \geq N,\ u_n \geq M (serupa itu untuk −∞-\infty).

Contoh

Contoh 11.2 (Sebuah bukti ε\varepsilon–NN, yang ditulis lengkap sekali)

Klaimnya: un=n2+12n2−3→12u_n = \dfrac{n^2 + 1}{2n^2 - 3} \to \dfrac12. Pertama-tama kucilkan galatnya:

∣un−12∣=∣2(n2+1)−(2n2−3)2(2n2−3)∣=52 ∣2n2−3∣=52 (2n2−3)(n≥2).\Bigl| u_n - \frac12 \Bigr| = \Bigl| \frac{2(n^2 + 1) - (2n^2 - 3)}{2(2n^2 - 3)} \Bigr| = \frac{5}{2\,\abs{2n^2 - 3}} = \frac{5}{2\,(2n^2 - 3)} \quad (n \geq 2).

Lalu dominasikan ia dengan sesuatu yang sederhana: untuk n≥2n \geq 2, 2n2−3≥n22n^2 - 3 \geq n^2, sehingga galatnya ≤52n2≤52n\leq \frac{5}{2n^2} \leq \frac 5{2n}. Diberikan ε>0\varepsilon > 0, sifat Archimedes memasok N≥max⁡(2,52ε)N \geq \max\bigl(2, \frac{5}{2\varepsilon}\bigr); lalu untuk n≥Nn \geq N galatnya ≤ε\leq \varepsilon. Selesai. Inti gagasan penutupnya: bahwa sebuah bukti ε\varepsilon–NN mempunyai tepat tiga gerakan — menghitung galatnya, membatasinya dengan ungkapan elementer yang menurun, lalu memecahkan ambangnya — dan setelah teorema pada bab ini (operasi, apitan) orang hampir tak pernah menulis bukti semacam itu lagi: karena teoremanya mengemas ketiga gerakan itu sekali untuk selamanya.

Contoh 11.3 (Kedivergenan ke tak hingga, yang bersertifikat)

Klaimnya: un=n2−100n→+∞u_n = n^2 - 100n \to +\infty. Faktorkan suku dominannya: un=n2(1−100n)≥n22u_n = n^2\bigl(1 - \frac{100}{n}\bigr) \geq \frac{n^2}{2} untuk n≥200n \geq 200. Diberikan MM, ambillah N=max⁡(200,⌈2M⌉)N = \max\bigl(200, \lceil\sqrt{2M}\rceil\bigr): maka untuk n≥Nn \geq N, un≥n22≥Mu_n \geq \frac{n^2}{2} \geq M. Dua kebiasaan terpampang di sini: pemfaktoran suku dominan mengubah sebuah persaingan (n2n^2 melawan −100n-100n) menjadi satu skala dikalikan faktor yang menuju 11; sedangkan ambangnya boleh saja raksasa (karena u100=0u_{100} = 0, dan barisannya bahkan negatif sebelum n=100n = 100) — jadi kedivergenan ke +∞+\infty adalah pernyataan tentang ekornya, yang acuh tak acuh terhadap sebanyak apa pun kelakuan buruk yang berhingga.

Contoh 11.6 (Operasi ditambah satu muslihat aljabar)

Hitunglah lim⁡ (n2+n−n)\lim\,\bigl(\sqrt{n^2 + n} - n\bigr). Kedua bagiannya secara terpisah menuju +∞+\infty: sehingga teorema operasinya tak mengatakan apa pun tentang selisihnya (yaitu sebuah bentuk tak tentu). Kalikanlah dengan sekawannya:

n2+n−n=(n2+n)−n2n2+n+n=nn2+n+n=11+1n+1.\sqrt{n^2 + n} - n = \frac{(n^2 + n) - n^2}{\sqrt{n^2 + n} + n} = \frac{n}{\sqrt{n^2+n} + n} = \frac{1}{\sqrt{1 + \frac1n} + 1} .

Sekarang semuanya konvergen: 1+1n→1\sqrt{1 + \frac1n} \to 1, karena 0≤1+h−1=h1+h+1≤h0 \leq \sqrt{1 + h} - 1 = \frac{h}{\sqrt{1+h} + 1} \leq h (dengan sekawan lagi, lalu apitan dengan h=1nh = \frac1n); lalu teorema operasinya memberikan limit 11+1=12\frac{1}{1 + 1} = \frac12. Inti gagasan penutupnya: bahwa teorema operasi bukanlah kalkulator bagi semua limit — karena bentuk tak tentu (∞−∞\infty - \infty, 00\frac00, 0×∞0 \times \infty, 1∞1^\infty) harus lebih dulu diubah lewat aljabar (sekawan, pemfaktoran suku dominan) sampai setiap bagiannya konvergen; adapun mesin sistematis bagi kasus yang membandel adalah ekspansi asimtotik pada Bab 16.

Baca dalam konteks →