49강 — 수열의 극한 (형식적 정의)
엄격한 엡실론-N 수렴의 정의. 기본 정리들: 극한의 유일성, 극한의 대수학, 조임 정리, 단조수열 정리, Bolzano-Weierstrass. 반복 알고리즘과 금융에 응용.
Used in: 2학년 프로그램 (17세) · 일본 수학III 6장 등가 · 독일 Klasse 12 LK 분석 등가 · 싱가포르 H2 수학 수열과 급수
Rigorous notation, full derivation, hypotheses
엄격한 정의와 기본 정리
엡실론-N 정의
"We say the sequence converges to a number if for every , there exists an such that for all ." — Lebl, Basic Analysis Vol. I, §2.1
"A sequence is a Cauchy sequence if for every there exists an such that for all we have ." — Lebl, Basic Analysis Vol. I, §2.4
기하학적 해석
수평 띠 는 을 만족하는 모든 항을 포함한다. 어떤 띠를 선택하든 (아무리 좁아도), 작동하는 N이 존재한다.
기본 정리들
| 정리 | 요약된 진술 |
|---|---|
| 극한의 대수학 | ; 곱과 몫도 유사 (분모 ) |
| 조임 정리 | 이고 이면 |
| Bolzano-Weierstrass | 모든 유계 수열은 수렴하는 부분수열을 가진다 |
| 코시 수렴 | ℝ에서: 모든 코시 수열은 수렴한다 (완전성을 정의하는 동치성) |
주목할 만한 극한들
성장 계층
풀이된 예제들
Exercise list
44 exercises · 11 with worked solution (25%)
- Ex. 49.1Application
을 결정하시오. 노트북에서 풀고 과 에서 검증하시오.
- Ex. 49.2Application
을 계산하시오.
- Ex. 49.3Application
을 계산하시오.
- Ex. 49.4Application
을 계산하시오.
- Ex. 49.5Application
을 계산하시오.
- Ex. 49.6Application
을 계산하시오.
- Ex. 49.7Application
을 계산하시오.
- Ex. 49.8ApplicationAnswer key
을 계산하시오. 노트북에서 처음 10개 항을 스케치하고 로의 근사를 그리시오.
- Ex. 49.9Application
을 계산하시오.
- Ex. 49.10ApplicationAnswer key
을 계산하시오.
- Ex. 49.11Application
을 계산하시오.
- Ex. 49.12Application
을 계산하시오.
- Ex. 49.13ApplicationAnswer key
을 계산하시오.
- Ex. 49.14Application
을 계산하시오.
- Ex. 49.15Application
을 계산하시오.
- Ex. 49.16Application
을 계산하시오.
- Ex. 49.17Application
을 계산하시오.
- Ex. 49.18Understanding
부분합의 수열 (조화급수): 수렴하나 발산하나?
- Ex. 49.19UnderstandingAnswer key
부분합의 수열 : 수렴하나? 어떤 값으로?
- Ex. 49.20Application
이 수렴하나 발산하나를 결정하시오. 엡실론-N 정의 또는 유일성 논증을 사용하여 정당화하시오.
- Ex. 49.21Application
이고 (제곱근 2를 위한 헤론의 방법)이라 하자. 을 계산하시오.
- Ex. 49.22Application
이고 이라 하자. 을 결정하시오.
- Ex. 49.23Application
이고 라 하자. 을 결정하시오.
- Ex. 49.24ApplicationAnswer key
을 피보나치 수열이라 하자. 을 결정하시오.
- Ex. 49.25Application
을 계산하시오.
- Ex. 49.26ApplicationAnswer key
을 계산하시오.
- Ex. 49.27Application
을 계산하시오.
- Ex. 49.28Application
을 계산하시오.
- Ex. 49.29Application
이고 라 하자. 을 계산하시오.
- Ex. 49.30Understanding
에 대해, 부분합의 수열 : 증가하고 위로 유계임을 보여라, 따라서 수렴. 어떤 값으로?
- Ex. 49.31ModelingAnswer key
1년에 대해 연 6% 이율로 배씩 자본화한 R$ 1.000 투자. 일 때 금액은?
- Ex. 49.32ModelingAnswer key
자산이 월간 R$ 10을 영구적으로 지급 (영구 채권). 월 5% 이율로, 이 흐름의 현재 가치는? 기하급수 공식을 사용하시오.
- Ex. 49.33Modeling
급수 은 수렴하나? 그렇다면, 합을 계산하시오.
- Ex. 49.34Modeling
공이 5미터 높이에서 떨어지고 각 점프가 이전 높이의 90%에 도달한다. 이동한 전체 거리는?
- Ex. 49.35Modeling
회사가 월 R$ 100의 배당금을 무기한 지급한다. 월 1% 할인율로, 오늘 회사의 공정한 가치는?
- Ex. 49.36Modeling
R$ 1.000을 연속 자본화로 연 12%에 투자하면 1년 후 얼마? 연간 자본화와 비교하시오.
- Ex. 49.37ModelingAnswer key
경제학에서, 소득의 R$ 1은 를 지출하고 를 저축한다 (한계 소비 성향 ). 소득 초기 증가 R$ 1의 전체 효과 (케인지안 승수)는?
- Ex. 49.38ModelingAnswer key
자금 조달이 월 1%로 월 R$ 500을 무기한 지급한다. 기하급수의 극한을 사용하여 전체 현재 가치를 계산하시오.
- Ex. 49.39Understanding
수열 이 수렴하나? 엡실론-N 정의를 사용하여 정당화하시오.
- Ex. 49.40Understanding
부분합의 수열 이 증가하고 위로 유계임을 증명하라, 따라서 단조수열 정리로 수렴한다.
- Ex. 49.41ChallengeAnswer key
을 계산하시오. 노트북에서 처음 5개 부분합을 계산하여 수렴을 확인하시오.
- Ex. 49.42Challenge
이 수렴함을 보여라. 을 계산하고 과 비교하시오.
- Ex. 49.43Proof
엡실론-N을 통해 엄격하게 증명하시오: .
- Ex. 49.44Proof
극한의 대수학을 증명하시오: 만약 과 , 그러면 .
출처
- Lebl — Basic Analysis: Introduction to Real Analysis — Jiří Lebl · CC-BY-NC-SA · §2.1–2.4 (수열). 엡실론-N 정의, 유일성, 코시, Bolzano-Weierstrass. 엄격성의 주요 참고.
- Active Calculus — Matt Boelkins · 2024 · CC-BY-NC-SA · §8.1 (수열) 과 §8.2 (기하급수). 재귀 수열, 피보나치, 금융 응용 활동.
- OpenStax Calculus Volume 2 — Strang et al. · CC-BY-NC-SA 4.0 · §5.1 (수열). 주목할 만한 극한, 완전한 해결책과 함께 드릴 연습.