一个有趣的数列,求上极限与下极限和极限点分布

如题所述

上极限是1,下极限是-1.反证法,sin是有界函数,且界小于等于1大于等于-1,现在只需要证明1是数列的上确界,则必有一个数列收敛于上确界(因为不可能存在某个an等于上确界,因为只有调和级数的部分和是有理数,而sin有理数不可能等于1),从而上确界即为上极限。同理,下确界即为下极限。假设上确界a不等于1,因为a1>0,所以a>0,因为a是上确界,必有一个子序列从左边趋向于a,那么存在足够大的k,使得a-r<ak<a (r足够小),因为调和级数是发散的,而k又足够大,所以必然存在n,使得arcsina-arcsin(a-r)< 1/(k+1)+1/(k+2)+1/(k+3)+……+1/n<pi-2arcsin(a),或者arcsina-arcsin(a-r)<1/k+1/(k-1)+……1/(n-1)<pi-2arcsin(a),从而an>a,这与a是上确界矛盾。所以必有a=1.同理可证明下确界为-1,继而上下极限就是上下确界。 这里的证明比较不严谨,你自己把证明过程用更加严谨的数学语言表示出来吧。 至于第二问极限点的分布状况,这个问的有些暧昧,也不太好回答极限点的疏密情况,极限点应该是可数的,而不是有限的。第二问我就无能为力了。
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