Mathematik verstehen 6, Schulbuch

139 7.4 Geometrische Folgen Beschränktheit, Monotonie und Konvergenz geometrischer Folgen L Satz Eine geometrische Folge (b​ n​ 1 n * N) mit ​​b n​ = c · ​q n​ ist (1) beschränkt, wenn ​​| q | ​ª 1, (2) nicht beschränkt, wenn ​| q | ​> 1. BEWEIS Siehe Anhang Seite 284! Satz Eine geometrische Folge (b​ n​ 1 n * N) mit ​​b n​ = c · ​q n​ und c > 0 ist (1) streng monoton steigend, wenn q > 1, (3) konstant, wenn q = 1, (2) streng monoton fallend, wenn 0 < q < 1, (4) nicht monoton, wenn q < 0. BEWEIS (1) Ist q > 1, dann sind alle Folgenglieder positiv und es gilt für alle n * N: bn + 1 = bn · q > bn (2) Ist 0 < q < 1, dann sind alle Folgenglieder positiv und es gilt für alle n * N: bn + 1 = bn · q < bn (3) Ist q = 1, dann ist bn + 1 = b0 für alle n * N. (4) Ist q < 0, dann sind die Glieder der Folge abwechselnd positiv und negativ. Die Folge kann also weder monoton steigend noch monoton fallend sein.  Satz Eine geometrische Folge (b​ n​ 1 n * N) mit ​​b n​ = c · ​q n​ ist (1) konvergent mit dem Limes 0, wenn ​| q | ​< 1, (3) konvergent mit dem Limes c, wenn q = 1, (2) divergent, wenn ​| q | ​> 1, (4) divergent, wenn q = – 1. BEWEIS (1) S ei ​| q | ​< 1. Wegen ​lim​ n ¥ •​b​ n​ = ​lim​ n ¥ •​(​c · ​q) n ​= c · ​ lim​ n ¥ •​q​ n​ genügt es zu zeigen: ​lim​ n ¥ •​q​ n​ = 0. Für beliebiges ε * R+ gilt: ​| qn – 0 | ​= ​| q |​n < ε É n · log 10 ​​| q | ​< log10 ε É n > ​ log10 ε __ log10 ​| q |​ ​. Wählen wir also einen Index n0 > ​ log10 ε __ log10 ​| q |​ ​ , dann gilt: ​| qn – 0 | ​< ε für alle n º n 0 . (2) F ür †q† > 1 ist die Folge nicht beschränkt. Folglich kann sich bn keiner Zahl unbegrenzt nähern. (3) Ist q = 1, dann ist bn = c für alle n * N. Die Folge ist somit konvergent mit dem Limes c. (4) Ist q = –1, dann lautet die Folge (– c, c, – c, c, …), sie besitzt also keinen Grenzwert.  7.45 Kreuze an, welche Eigenschaften die Folge jeweils hat! Folge beschränkt nicht beschränkt streng monoton steigend streng monoton fallend konvergent divergent ​b n ​= 3 · 0,​5 n​       b​ n ​= – 2 · 1,​5 n​       b​ n ​= 1,3 · ​2 n – 1​       b​ n ​= – 8 · 0,9​9 n​       b​ n ​= ​(– 1) n​       b​ n ​= 2 · ​(– 2) n​       AUFGABEN L Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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