关于数列极限比值的那些事

一、前言 前言 - 荒原之梦

你知道对于数列 $x_{n}$ 而言,$\lim_{x \rightarrow \infty} \frac{x_{n+1}}{x_{n}}$ 蕴含着多少知识吗?

继续往下看,会让你对数列极限的理解更上一层楼。

二、正文 正文 - 荒原之梦

01

若 $\lim_{x \rightarrow \infty} x_{n} = a$ 且 $a \neq 0$, 则:

$$
\lim_{x \rightarrow \infty} \frac{x_{n + 1}}{x_{n}} = 1
$$

更进一步,我们还能得到:

$$
\lim_{x \rightarrow \infty} \frac{x_{n+l}}{x_{n}} = 1
$$

其中,$l$ 为某个确定的正整数。

02

不过,若已知 $\lim_{x \rightarrow \infty} \frac{x_{n+1}}{x_{n}} = 1$ 是推不出 $\lim_{x \rightarrow \infty} x_{n}$ 极限存在这个结论的,因为 $\frac{0}{0}$ 未定式和 $\frac{\infty}{\infty}$ 未定式都可能存在极限值。

例如,当 $x_{n} = n$ 时,$\lim_{x \rightarrow \infty} \frac{x_{n+1}}{x_{n}}$ $=$ $\lim_{x \rightarrow \infty} \frac{n+1}{n} = \frac{n}{n} = 1$.

与此同时,$\lim_{x \rightarrow \infty} x_{n} = \infty$ 并不存在极限值。

03

此外,当数列极限值 $a = 0$ 时,$\lim_{x \rightarrow \infty} \frac{x_{n+1}}{x_{n}}$ 就成了 $\frac{0}{0}$ 未定式,因此,$\lim_{x \rightarrow \infty} \frac{x_{n+1}}{x_{n}}$ 这个式子的极限值到底存不存在就不确定了。

04

另外,若 $\lim_{x \rightarrow \infty} \frac{x_{n+1}}{x_{n}} = A$, 则必有 $A \in [-1, 1]$, 也就是 $|A| \leqslant 1$, 因为,若 $|A| > 1$, 数列 $x_{n}$ 就不收敛了,其值会不受约束的增大,最终导致 $\lim_{x \rightarrow \infty} x_{n} = \infty$.


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