【命题趋势与难度分析】本篇收录近几年的真题,代表了考研数列极限的“抽象与深化期”。 近年来的题目反套路特征非常明显,难度极高。主要体现在两方面:一是条件极度隐蔽,例如递推公式从显式变成了方程隐式,或者与高阶积分(如华尔里斯积分)深度绑定;二是开始死抠基本概念的死角,比如利用偶函数来破坏复合函数的连续性,或者探讨奇偶子列的震荡发散问题。这一阶段的考法对考生的底层数学素养要求达到了顶峰。
10.【2018年,数一,10分】
设数列 满足:, . 证明 收敛,并求 .
【技巧】:隐式递推数列的单调性与有界性。巧妙变形方程后利用微分中值定理放缩。
【解答】: 由 ,可得 。由于 ,递推得 。归纳可得对一切 ,。即有下界 0。 将递推关系变形为 。 由拉格朗日中值定理,,其中 。 所以 ,即 。由于 ,得出 。数列单调递减。 单调递减且有下界,极限存在。设 (且 )。 对递推式两边取极限:。 令 ,则 。当 时 。由于 ,方程在 时仅有唯一解 。
11.【2019年,数一,10分】
设
(Ⅰ)证明:数列 单调减少,且
(Ⅱ)求
【技巧】:“华尔里斯(Wallis)积分”拓展。利用积分性质证明单调性,使用分部积分法推导递推公式。
【解答】: (Ⅰ)在 上 ,故 。从而 ,积分得 ,数列单调减少。 利用分部积分推导递推公式:
边界项代入为 0。将 拆分为 :
整理得 ,即 ,得证。
(Ⅱ)由(Ⅰ)知数列单调递减且恒为正,故 。同除以 得:
由于 。由夹逼定理得 。 因此 。
12.【2022年,数一,5分】
已知数列 ,其中 ,则( )
(A) 当 存在时, 存在.(B) 当 存在时, 存在.(C) 当 存在时, 存在,但 不一定存在.(D) 当 存在时, 存在,但 不一定存在.
【技巧】:复合函数连续性与偶函数的反例探讨。
【解答】: 由条件 ,有 。 对于(D): 在 上严格单调且连续。因此外层极限存在,内层变量 极限必存在。但即使 ,由于 是偶函数, 依然可交替取值 ,即 极限不一定存在。故 (D) 正确。 对于(A)(B)(C),构造反例:令 。此时 等外层偶函数结果均为定值,极限存在,但 呈震荡发散。
【答案】:(D)
13.【2022年,数三,5分】
已知 ,则 ( )
(A) 有最大值,有最小值.(B) 有最大值,没有最小值.(C) 没有最大值,有最小值.(D) 没有最大值,没有最小值.
【技巧】:奇偶子列分别讨论,利用函数 的单调性及不等式 ()证明极值。
【解答】: 将数列按奇偶拆分为两个子列。
(1)奇数项子列:
当 时, 严格单调递减(,导数 ),且 也递减,故 在 时严格递减。 又 ,,故整个奇数子列从第一项起严格递减,最大值为 ,且各项均大于 (因为 ,加正数)。
(2)偶数项子列:
先计算 。 当 ,即 时,证明 。事实上,
且当 时 ,所以 ,故 。于是
因此所有偶数项 均大于 ,而 ,所以偶数项子列的最小值为 。
综合两个子列:
最大值:奇数项中 ,偶数项均小于 (因 ,减 后更小),故最大值为 。 最小值:偶数项中 ,奇数项均大于 ,故最小值为 。
因此数列既有最大值也有最小值,选 (A)。
【答案】:(A)
夜雨聆风