Giải bài tập Toán 11 Chân trời sáng tạo Bài 1: Giới hạn của dãy số

Bạn nam thứ 1: Số thập phân vô hạn tuần hoàn 0,666... và số $\frac{2}{3}$ là hai số bằng nhau.

Bạn nam thứ 2: Không thể như vậy được, vì 0,6 < $\frac{2}{3}$; 0,66 < $\frac{2}{3}$; 0,666 < $\frac{2}{3}$; ...

Bạn nữ: ???

Cho dãy số \(\left( {{u_n}} \right)\) với .\({u_n} = \frac{{{{\left( { - 1} \right)}^n}}}{n}\).

Tính các giới hạn sau:

a) \(\lim \frac{1}{{{n^2}}}\);

b) \(\lim {\left( { - \frac{3}{4}} \right)^n}\).

Cho dãy số \(\left( {{u_n}} \right)\) với \({u_n} = \frac{{2n + 1}}{n}\).

a) Cho dãy số \(\left( {{v_n}} \right)\) với \({v_n} = {u_n} - 2\). Tìm giới hạn \(\lim {v_n}\).

b) Biểu diễn các điểm \({u_1},{u_2},{u_3},{u_4}\) trên trục số. Có nhận xét gì về vị trí của các điểm \({u_n}\) khi \(n\) trở nên rất lớn?

Tìm các giới hạn sau:

a) \(\lim \left( {2 + {{\left( {\frac{2}{3}} \right)}^n}} \right)\);

b) \(\lim \left( {\frac{{1 - 4n}}{n}} \right)\).

Ở trên ta đã biết \(\lim \left( {3 + \frac{1}{{{n^2}}}} \right) = \lim \frac{{3{n^2} + 1}}{{{n^2}}} = 3\).

Tìm các giới hạn sau:

a) \(\lim \frac{{2{n^2} + 3n}}{{{n^2} + 1}}\)

b) \(\lim \frac{{\sqrt {4{n^2} + 3} }}{n}\)

Từ một hình vuông có cạnh bằng 1, tô màu một nửa hình vuông, rồi tô màu một nửa hình còn lại và cứ tiếp tục như vậy (xem Hình 2).

a) Xác định diện tích \({u_k}\) của phần hình được tô màu lần thứ \(k\left( {k = 1,2,3,...} \right)\).

b) Tính tổng diện tính \({S_n}\) của phần hình được tô màu sau lần tô thứ \(n\left( {n = 1,2,3,...} \right)\).

c) Tìm giới hạn \(\lim {S_n}\) và so sánh giới hạn này với diện tích hình vuông ban đầu.

Tính tổng của cấp số nhân lùi vô hạn: \(1 + \frac{1}{3} + {\left( {\frac{1}{3}} \right)^2} + ... + {\left( {\frac{1}{3}} \right)^n} + ...\).

Từ tờ giấy, cắt một hình tròn bán kính \(R\left( {cm} \right)\) như Hình 3a. Tiếp theo, cắt hai hình tròn bán kính \(\frac{R}{2}\) rồi chồng lên hình tròn đầu tiên như Hình 3b. Tiếp theo, cắt bốn hình tròn bán kính \(\frac{R}{4}\) rồi chồng lên các hình trước như Hình 3c. Cứ thế tiếp tục mãi. Tính tổng diện tích của các hình tròn.

Dựng một dãy hình vuông bằng cách ghép từ các hình vuông đơn vị (cạnh bằng 1 đơn vị độ dài) theo các bước như Hình 4. Kí hiệu \({u_n}\) (đơn vị diện tích) là diện tích hình vuông dựng được ở bước thứ \(n\).

a) Với \(n\) như thế nào thì \({u_n}\) vượt quá 10000; 1000000?

b) Cho hình có diện tích \(S\). Với \(n\) như thế nào thì \({u_n}\) vượt quá \(S\)?

Tìm các giới hạn sau:

a) \(\lim \frac{{ - 2n + 1}}{n}\)

b) \(\lim \frac{{\sqrt {16{n^2} - 2} }}{n}\)

c) \(\lim \frac{4}{{2n + 1}}\)

d) \(\lim \frac{{{n^2} - 2n + 3}}{{2{n^2}}}\)

Tính tổng của các cấp số nhân lùi vô hạn sau:

a) \( - \frac{1}{2} + \frac{1}{4} - \frac{1}{8} + ... + {\left( { - \frac{1}{2}} \right)^n} + ...\)

b) \(\frac{1}{4} + \frac{1}{{16}} + \frac{1}{{64}} + ... + {\left( {\frac{1}{4}} \right)^n} + ...\)

Viết số thập phân vô hạn tuần hoàn \(0,444...\) dưới dạng một phân số.

Từ hình vuông đầu tiên có cạnh bằng 1 (đơn vị độ dài), nối các trung điểm của bốn cạnh để có hình vuông thứ hai. Tiếp tục nối các trung điểm của bốn cạnh của hình vuông thứ hai để được hình vuông thứ ba. Cứ tiếp tục làm như thế, nhận được một dãy hình vuông (xem Hình 5).

a) Kí hiệu \({a_n}\) là diện tích của hình vuông thứ \(n\) và \({S_n}\) là tổng diện tích của \(n\) hình vuông đầu tiên. Viết công thức tính \({a_n},{S_n}\left( {n = 1,2,3,...} \right)\) và tìm \(\lim {S_n}\) (giới hạn này nếu có được gọi là tổng diện tích của các hình vuông).

b) Kí hiệu \({p_n}\) là chu vi của hình vuông thứ \(n\) và \({Q_n}\) là tổng chu vi của \(n\) hình vuông đầu tiên. Viết công thức tính \({p_n}\) và \({Q_n}\left( {n = 1,2,3,...} \right)\) và tìm \(\lim {Q_n}\) (giới hạn này nếu có được gọi là tổng chu vi của các hình vuông).

Xét quá trình tạo ra hình có chu vi vô cực và diện tích bằng 0 như sau:

Bắt đầu bằng một hình vuông \({H_0}\) cạnh bằng 1 đơn vị độ dài (xem Hình 6a). Chia hình vuông \({H_0}\) thành chính hình vuông bằng nhau, bỏ đi bốn hình vuông, nhận được hình \({H_1}\) (xem Hình 6b). Tiếp theo, chia mỗi hình vuông của \({H_1}\) thành chín hình vuông, rồi bỏ đi bốn hình vuông, nhận được hình \({H_2}\) (xem Hình 6c). Tiếp tục quá trình này, ta nhận được một dãy hình \({H_n}\left( {n = 1,2,3,...} \right)\).

Ta có: \({H_1}\) có 5 hình vuông, mỗi hình vuông có cạnh bằng \(\frac{1}{3}\);

\({H_2}\) có \(5.5 = {5^2}\) hình vuông, mỗi hình vuông có cạnh bằng \(\frac{1}{3}.\frac{1}{3} = \frac{1}{{{3^2}}}\);…

Từ đó, nhận được hình \({H_n}\) có \({5^n}\) hình vuông, mỗi hình vuông có cạnh bằng \(\frac{1}{{{3^n}}}\).

a) Tính diện tích \({S_n}\) của \({H_n}\) và tính \(\lim {S_n}\).

b) Tính chu vi \({p_n}\) của \({H_n}\) và tính \(\lim {p_n}\).

(Quá trình trên tạo nên một hình, gọi là một fractal, được coi là có diện tích \(\lim {S_n}\) và chu vi \(\lim {p_n}\)).

Tìm các giới hạn sau:

a) $\text{lim}\left(2+\frac{5}{n}\right);$

b) $\text{lim}\left(\frac{3}{n}-\frac{2}{n^2}\right);$

c) $\text{lim}\left(3-\frac{4}{n}\right)\left(2+\frac{5}{n^2}\right);$

d) $\text{lim}\frac{3-\frac{3}{n}}{1+\frac{1}{n^3}}.$

Tìm các giới hạn sau:

a) $\text{lim}\frac{2n-3}{6n+1};$

b) $\text{lim}\frac{3n-1}{n^2+n};$

c) $\text{lim}\frac{\left(2n-1\right)\left(2n+3\right)}{2n^2+4};$

d) $\text{lim}\frac{4n+1}{\sqrt{n^2+3n}+n};$

e) $\text{lim}\sqrt{n}\left(\sqrt{n+1}-\sqrt{n}\right);$

g) $\text{lim}\frac{1}{\sqrt{n^2+n}-n}.$

Tìm các giới hạn sau:

a) $\text{lim}{\left(\frac{\sqrt{3}}{2}\right)}^n;$

b) $\text{lim}\frac{3^n}{4^n-1};$

c) $\text{lim}\frac{3^n-2^n}{3^n+2^n};$

d) $\text{lim}\frac{4^{n+1}}{3^n+4^n}.$

Cho hai dãy số (u_n) và (v_n) có limu_n = 3, limv_n = 4. Tìm các giới hạn sau:

a) lim(3u_n ‒ 4);

b) lim(u_n + 2v_n);

c) lim(u_n ‒ v_n)²;

d) $\text{lim}\frac{-2u_n}{v_n-2u_n}$.

Cho dãy số (u_n) thoả mãn \(lim(n.u_{n}) = 3\). Tìm giới hạn $\text{lim}\frac{2n+3}{n^2{u}_n}$?

Tìm các giới hạn sau:

a) lim(1 + 3n – n²);

b) $\text{lim}\frac{n^3+3n}{2n-1};$

c) $\text{lim}\left(\sqrt{n^2-n}+n\right);$

d) lim(3ⁿ⁺¹ – 5ⁿ).

Tuỳ theo giá trị của a > 0, tìm giới hạn $\text{lim}\frac{a^n}{a^n+1}$?

Tính tổng của các cấp số nhân lùi vô hạn:

a) $1-\frac{1}{5}+\frac{1}{5^2}-\frac{1}{5^3}+\dots +{\left(-\frac{1}{5}\right)}^n+\dots$

b) $2+\frac{2^2}{3}+\frac{2^3}{3^2}+\dots +\frac{2^n}{3^{n-1}}+\dots$

Viết các số thập phân vô hạn tuần hoàn sau thành phân số:

a) 0,(7) = 0,777...;

b) 1,(45) = 1,454545...

Tại một nhà máy, người ta đo được rằng 80% lượng nước sau khi sử dụng được xử lí và tái sử dụng. Với 100 m³ ban đầu được sử dụng lần đầu tại nhà máy, khi quá trình xử lí và tái sử dụng lặp lại mãi mãi, nhà máy sử dụng được tổng lượng nước là bao nhiêu?

Cho tam giác OA₁A₂ vuông cân tại A₂ có cạnh huyền OA₁ bằng a. Bên ngoài tam giác OA₁A₂, vẽ tam giác OA₂A₃ vuông cân tại A₃. Tiếp theo, bên ngoài tam giác OA₂A₃, vẽ tam giác OA₃A₄ vuông cân tại A₄. Cứ tiếp tục quá trình như trên, ta vẽ được một dãy các hình tam giác vuông cân (Hình 2). Tính độ dài đường gấp khúc A₁A₂A₃A₄...?

Cho tam giác OMN vuông cân tại O, OM = ON = 1. Trong tam giác OMN, vẽ hình vuông OA₁B₁C₁ sao cho các đỉnh A₁, B₁, C₁ lần lượt nằm trên các cạnh OM, MN, ON. Trong tam giác A₁MB₁, vẽ hình vuông A₁A₂B₂C₂ sao cho các đỉnh A₂, B₂, C₂ lần lượt nằm trên các cạnh A₁M, MB₁, A₁B₁. Tiếp tục quá trình đó, ta được một dãy các hình vuông (Hình 3). Tính tổng diện tích các hình vuông này?

Trong mặt phẳng toạ độ Oxy, đường thẳng d: x + y = 2 cắt trục hoành tại điểm A và cắt đường thẳng $d_n:y=\frac{2n+1}{n}x$ tại điểm Pⁿ (n ∈ ℕ*). Kí hiệu S_n là diện tích của tam giác OAP_n. Tìm \(lim(S_n)\)?