Mathematik verstehen 6, Schulbuch

131 7.2 Grenzwerte von Folgen 7.2 Grenzwerte von Folgen Intuitive Ermittlung von Grenzwerten L Die im vorigen Abschnitt betrachtete Folge ​(1 – ​1 _ n ​| n​ * N*) ​= ​(0, ​ 1 _ 2 ​, ​ 2 _ 3 ​, ​ 3 _ 4 ​, ​ 4 _ 5 ​, …) ​hat noch eine bemerkenswerte Eigenschaft. Ihre Glieder nähern sich immer mehr der Zahl 1 und scheinen dieser Zahl sogar beliebig nahe zu kommen. 0 1 a2 a1 a3 a4a5 Nähern sich die Glieder einer Folge (an) „unbegrenzt“ einer einzigen bestimmten Zahl a (dh. kommen sie der Zahl a beliebig nahe), dann nennt man a den Grenzwert (Limes) der Folge und schreibt: a = ​lim ​ n ¥ •​a​ n​ [Lies: a ist der Limes von an für n gegen unendlich.] Es gilt also: ​lim ​ n ¥ •​(1 – ​1 _ n ​)​ = 1. Allerdings besitzt nicht jede Folge einen Grenzwert. Zum Beispiel hat die Folge (n 1 n * ℕ*) = (1, 2, 3, …) keinen Grenzwert. Definition Eine Folge heißt konvergent, wenn sie einen Grenzwert besitzt, und divergent, wenn sie keinen Grenzwert besitzt. 7.11 Ermittle den Grenzwert der Folge ​(a​ n | n​ * ℕ*) ​mit a) a​ n ​= ​ n + 1 _ 5 n + 3 ​, b) a​ n ​= ​ n​ 2 ​+ 1 _ 3 ​n 2 ​+ 2 ​! LÖSUNG a) Wir dividieren beim Folgenterm Zähler und Nenner durch n: ​ n + 1 _ 5 n + 3 ​= ​ 1 + ​1 _ n ​ _ 5 + ​3 _ n ​ ​ Mit wachsendem n nähert sich der Zähler unbegrenzt der Zahl 1 und der Nenner unbegrenzt der Zahl 5. Somit gilt: ​lim ​ n ¥ •​ n + 1 _ 5 n + 3 ​ = ​ 1 _ 5 ​. b) Wir dividieren beim Folgenterm Zähler und Nenner durch n​ 2:​ ​ n​ 2 ​+ 1 _ 3 ​n 2 ​+ 2 ​= ​ 1 + ​1 _ ​n 2​ ​ _ 3 + ​2 _ ​n 2​ ​ ​ Mit wachsendem n nähert sich der Zähler unbegrenzt der Zahl 1 und der Nenner unbegrenzt der Zahl 3. Somit gilt: ​lim ​ n ¥ • ​​n​ 2 ​+ 1 _ 3 ​n 2 ​+ 2 ​ = ​1 _ 3 ​. 7.12 Ermittle den Grenzwert der Folge ​(a​ n | n​ * N*)!​ a) an = ​ 2 _ n ​ d) an = ​ 6 n + 1 _ 2 n ​ g) an = 4 · ​(1 – ​ 2 _ n ​)​ j) an = ​ 1 _ ​n 2​ ​ b) an = 1 – ​ 1 _ 5 n ​ e) an = ​ 1 _ 2 ​(2 – ​ 1 _ n ​)​ h) an = ​ n _ n – 1 ​ k) an = ​ 1 _ ​n 2 ​+ 1 ​ c) an = ​ n​ 2 ​+ 2 _ 4 ​n 2 ​+ 3 ​ f) an = ​ ​n 2 ​– 1 _ ​n 2 ​+ 5 ​ i) an = ​ n + 2 _ 4 n​ 2 ​– 1 ​ l) an = ​ ​n 2 ​+ 2 _ 3 ​n 2 ​– 5 ​ 7.13 Zeige, dass die Folge ​(a​ n | n​ * N*) ​eine „Nullfolge“ ist, dh. den Grenzwert 0 besitzt! a) an = ​ n _ n​ 3​ ​ b) an = ​ n​ 3 ​– 4 n _ n​ 4 ​– 4 ​ c) an = ​ n​ 10 ​– n​ 2​ _ ​n 20​ ​ d) an = ​ n _ ​n 4 ​– n​ 3​ ​ 7.14 Betrachte die Folge ​(​ n � _ n ​| n​ * N*)​! Berechne mit Technologieeinsatz die Glieder für n = 100, 200, …, 1 000! Ergibt sich eine Vermutung über einen Grenzwert? AUFGABEN L Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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