高数考研答疑汇总①二重积分证明②数列单调有界性

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【一】二重积分证明
设f(t)是连续函数,证明∫∫D f(x+y)dxdy=∫(上限为1,下限为-1)f(u)du,D为闭区域|x|+|y|≤1。
解决本题之关键:
(1)利用二重积分分域可加性;
(2)化二重积分为二次积分;
(3)定积分换元;
(4)交换积分次序(首先要正确画出xOu平面上积分区域D')。

【二】数列单调有界性
【问题】x(1)=10,n≥1时,x(n+1)=√[10+x(n)],证明数列{x(n)}收敛,并求lim<n→∞>x(n)。
【解答第一步】证明数列{x(n)}收敛。
【1】有(下)界性(数学归纳法证明x(n)>0)
(1)初始验证:x(1)=10>0,n=1时,x(n)>0成立;
(2)通式假定:设n=k时,结论x(k)>0成立;
(3)渐进递推:因为x(k)>0,所以x(k+1)=√[10+x(k)]>0,即n=k+1时,结论也成立。
【2】单调性(数学归纳法证明x(n)>x(n+1))
(1)初始验证:x(2)=√[10+x(1)]=√20<√100=x(1),即n=1时,x(n)>x(n+1)成立;
(2)通式假定:设n=k时,结论成立,即x(k)>x(k+1);
(3)渐进递推:x(k+1)-x(k+2)=√[10+x(k)]-√[10+x(k+1)]=[x(k)-x(k+1)]/{√[10+x(k)]+√[10+x(k+1)]}>0,即n=k+1时,结论也成立。
由此可知数列{x(n)}单调减少有下界,所以一定收敛。
【解答第二步】求数列{x(n)}的极限,上面已经证明数列{x(n)}收敛,
所以可设lim<n→∞>x(n)=A,且A>0,同时必然有lim<n→∞>x(n+1)=A,
利用√u的连续性,在等式x(n+1)=√[10+x(n)]两边同时求极限卡的A=√(10+A),
即A^2-A-10=0,得唯一正根A=(1+√41)/2,即lim<n→∞>x(n)=(1+√41)/2。