Giải Toán 11 Bài 1: Dãy số
Hoạt động khởi động trang 45 Toán 11 Tập 1:
Gọi u1; u2; u3; ...; un lần lượt là diện tích các hình vuông có độ dài cạnh là 1; 2; 3; ...; n. Tính u3 và u4.
Lời giải:
u3 và u4 lần lượt là diện tích của các hình vuông có cạnh bằng 3 và 4. Do đó ta có:
u3 = 32 = 9; u4 = 42 = 16.
1. Dãy số là gì?
Hoạt động khám phá 1 trang 45 Toán 11 Tập 1: Cho hàm số:
u: N* R
n u(n) = n2.
Tính u(1), u(2), u(50), u(100).
Lời giải:
Ta có:
u(1) = 12 = 1;
u(2) = 22 = 4;
u(50) = 502 = 2 500;
u(100) = 1002 = 10 000.
Hoạt động khám phá 2 trang 46 Toán 11 Tập 1: Cho hàm số:
v: {1;2;3;4;5} R
n v(n) = 2n.
Tính v(1), v(2), v(3), v(4), v(5).
Lời giải:
Ta có:
v(1) = 2.1 = 2;
v(2) = 2.2 = 4;
v(3) = 2.3 = 6;
v(4) = 2.4 = 8;
v(5) = 2.5 = 10.
Thực hành 1 trang 46 Toán 11 Tập 1: Cho dãy số:
u: N* R
n un = n3.
a) Hãy cho biết dãy số trên là hữu hạn hay vô hạn.
b) Viết năm số hạng đầu tiên của dãy số đã cho.
Lời giải:
a) Dãy số trên là dãy số vô hạn.
b) Năm số hạng đầu tiên của dãy số đã cho là:
u(1) = 13 = 1;
u(2) = 23 = 8;
u(3) = 33 = 27;
u(4) = 43 = 64;
u(5) = 53 = 125.
Vận dụng 1 trang 46 Toán 11 Tập 1: Cho 5 hình tròn theo thứ tự có bán kính 1; 2; 3; 4; 5.
a) Viết dãy số chỉ diện tích của 5 hình tròn này.
b) Tìm số hạng đầu và số hạng cuối của dãy số trên.
Lời giải:
a) Dãy số chỉ diện tích của 5 hình tròn này là:
v: {1;2;3;4;5} R
n v(n) = n2.
b) Số hạng đầu của dãy số là: v(1) = π.12 = π.
Số hạng cuối của dãy số là: v(5) = π.52 = 25π.
2. Cách xác định dãy số
+) a1 = 0; a2 = 1; a3 = 2; a4 = 3; a5 = 4.
+) bn = 2n.
+)
+) dn là chu vi của đường tròn có bán kính n.
Tính bốn số hạng đầu tiên của các dãy số trên.
Lời giải:
+) Bốn số hạng đầu của dãy (an) là: a1 = 0; a2 = 1; a3 = 2; a4 = 3.
+) Bốn số hạng đầu của dãy (bn) là:
b1 = 2.1 = 2;
b2 = 2.2 = 4;
b3 = 2.3 = 6;
b4 = 2.4 = 8.
+) Bốn số hạng đầu của dãy (Cn) là:
c1 = 1;
c2 = c1 + 1 = 1 + 1 = 2;
c3 = c2 + 1 = 2 + 1 = 3;
c4 = c3 + 1 = 3 + 1 = 4.
+) dn là chu vi của đường tròn có bán kính n được xác định bởi công thức: dn = 2πn.
Khi đó bốn số hạng đầu của dãy (dn) là:
d1 = 2π.1 = 2π;
d2 = 2π.2 = 4π;
d3 = 2π.3 = 6π;
d4 = 2π.4 = 8π.
Thực hành 2 trang 47 Toán 11 Tập 1: Cho dãy số (un) xác định bởi:
a) Chứng minh u2 = 2.3; u3 = 22.3; u4 = 23.3.
b) Dự đoán công thức số hạng tổng quát của dãy số (un).
Lời giải:
a) Ta có:
n = 2 ≥ 1 nên u2 = 2.u1 = 2.3.
n = 3 ≥ 1 nên u3 = 2.u2 = 2.(2.3) = 22. 3.
n = 4 ≥ 1 nên u4 = 2.u3 = 2.(22.3) = 23. 3.
b) Dự đoán công thức tổng quát của dãy số (un) là un = 2n – 1.3.
a) Viết công thức số hạng tổng quát un.
b) Viết hệ thức truy hồi.
Lời giải:
a) Ta có u1 = 14, khi đó:
u2 = 14 + 1 = 15;
u3 = 15 + 1 = 14 + 2.1;
u4 = 14 + 3.1
Khi đó công thức tổng quát của dãy số (un) là: un = 14 + (n – 1).1.
b) Hệ thức truy hồi của dãy số (un) là:
3. Dãy số tăng, dãy số giảm
a) So sánh an và an + 1, ∀n ∈ ℕ*.
b) So sánh bn và bn + 1, ∀n ∈ ℕ*.
Lời giải:
a) Ta có: an = 3n + 1, an + 1 = 3(n + 1) + 1 = 3n + 4
Vì n ∈ ℕ* nên 3n + 4 > 3n + 1 hay an + 1 > an.
b) Ta có: bn = – 5n, bn + 1 = – 5(n + 1) = – 5n – 5
Vì n ∈ ℕ* nên – 5n – 5 < – 5n hay bn – 1 < bn.
Thực hành 3 trang 48 Toán 11 Tập 1: Xét tính tăng, giảm của các dãy số sau:
a) (un) với ;
b) (xn) với ;
c) (tn) với tn = (– 1)n . n2.
Lời giải:
a) Ta có: (un) với
Xét hiệu .
Suy ra un+1 > un, ∀n ∈ ℕ*.
Vậy dãy số (un) là dãy số tăng.
b) Ta có:
Xét hiệu .
Suy ra xn+1 < xn, ∀n ∈ ℕ*.
Vậy dãy số (xn) là dãy số giảm.
c) Ta có: tn+1 = (– 1)n+1 . (n + 1)2
Xét hiệu: tn+1 – tn = (– 1)n+1 . (n + 1)2 – ( – 1)n.n2
Với n chẵn:
tn+1 – tn = 0 – (n + 1)2 – n2 < 0, ∀n ∈ ℕ*.
Suy ra tn+1 < tn, ∀n ∈ ℕ*.
Vì vậy dãy số (tn) là dãy số giảm.
Với n lẻ:
tn+1 – tn = (n + 1)2 + n2 > 0, ∀n ∈ ℕ*.
Suy ra tn+1 > tn, ∀n ∈ ℕ*.
Vì vậy dãy số (tn) là dãy số tăng.
a) Gọi u1 = 25 là số cột gỗ có ở hàng dưới cùng của chồng cột gỗ, un là số cột gỗ có ở hàng thứ n tính từ dưới lên trên. Xét tính tăng, giảm của dãy số này.
b) Gọi vt = 14 là số cột gỗ có ở hàng trên cùng của chồng cột gỗ, vn là số cột gỗ có ở hàng thứ n tính từ trên xuống dưới. Xét tính tăng, giảm của dãy số này.
Lời giải:
a) (un) là số cột gỗ có ở hàng thứ n tính từ dưới lên trên nên (un) là dãy số giảm.
b) (vn) là số cột gỗ có ở hàng thứ n tính từ trên xuống dưới nên (vn) là dãy số tăng.
4. Dãy số bị chặn
Lời giải:
Vì n ∈ ℕ* nên n > 0 do đó > 0 hay un > 0.
Vì n ∈ ℕ* nên n ≥ 1 do đó = 1 hay un ≤ 1.
Do đó 0 < un ≤ 1.
Thực hành 4 trang 49 Toán 11 Tập 1: Xét tính bị chặn của các dãy số sau:
a) (an) với ;
b) (bn) với .
Lời giải:
a) Vì nên , ∀n ∈ ℕ*.
Do đó dãy số (an) bị chặn trên và chặn dưới.
Vì vậy dãy số (an) bị chặn.
b) Ta có:
Vì n ∈ ℕ* nên nên hay bn < 1.
Vì n ∈ ℕ* nên hay bn > 0.
Suy ra 0 < bn < 1. Do đó (bn) là dãy bị chặn trên và chặn dưới.
Vì vậy dãy số (bn) bị chặn.
Bài tập
Bài 1 trang 50 Toán 11 Tập 1: Tìm u2, u3 và dự đoán công thức số hạng tổng quát của un dãy số:
Lời giải:
Ta có: n = 2 ≥ 1 nên .
n = 3 ≥ 1 nên .
n = 4 ≥ 1 nên .
n = 5 ≥ 1 nên .
Dự đoán công thức số hạng tổng quát un của dãy số là: .
Lời giải:
Ta có:
Dự đoán công thức tổng quát:
Bài 3 trang 50 Toán 11 Tập 1: Xét tính tăng, giảm của dãy số (yn) với .
Lời giải:
Ta có: .
Xét hiệu .
Suy ra yn+1 > yn, ∀n ∈ ℕ*.
Vậy dãy số (yn) tăng.
Bài 4 trang 50 Toán 11 Tập 1: Xét tính bị chặn của các dãy số sau:
a) (an) với ;
b) (un) với .
Lời giải:
a) Vì và nên
Do đó
Suy ra dãy số (an) bị chặn.
b) Ta có:
Vì n ∈ ℕ* nên n ≥ 1 do đó ta có: n + 2 ≥ 3
.
Mặt khác n ∈ ℕ* nên n > 0 do đó khi đó un < 6.
Suy ra nên dãy số bị chặn trên và chặn dưới.
Vì vậy dãy số (un) bị chặn.
Bài 5 trang 50 Toán 11 Tập 1: Cho dãy số (un) với . Chứng minh (un) là dãy số tăng và bị chặn.
Lời giải:
Ta có:
Vì n ∈ ℕ* nên n ≥ 1 do đó ta có: n + 1 ≥ 2
Mặt khác n ∈ ℕ* nên n > 0 do đó khi đó un < 2.
Suy ra nên dãy số bị chặn trên và chặn dưới.
Vì vậy dãy số (un) bị chặn.
Ta có:
Xét hiệu:
.
Suy ra un+1 > un nên dãy số (un) tăng.
Vậy dãy số (un) tăng và bị chặn.
Bài 6 trang 50 Toán 11 Tập 1: Cho dãy số (un) với . Tìm các giá trị của a để:
a) (un) là dãy số tăng;
b) (un) là dãy số giảm.
Lời giải:
Ta có:
Xét hiệu:
Vì n ∈ ℕ* nên (n + 1)(n + 2) > 0 nên dấu của hiệu un+1 – un phụ thuộc vào dấu của biểu thức a – 2.
a) Để (un) là dãy số tăng thì un+1 – un > 0 nên a – 2 > 0 ⇔ a > 2.
b) Để (un) là dãy số giảm thì un+1 – un < 0 nên a – 2 < 0 ⇔ a < 2.
Lời giải:
Độ dài cạnh của hình vuông số 1 là: 1;
Độ dài cạnh của hình vuông số 2 là: 1;
Độ dài cạnh của hình vuông số 3 là: 2;
Độ dài cạnh của hình vuông số 4 là: 3;
Độ dài cạnh của hình vuông số 5 là: 5;
Độ dài cạnh của hình vuông số 6 là: 8;
Độ dài cạnh của hình vuông số 7 là: 13;
Độ dài cạnh của hình vuông số 8 là: 21.
Ta có dãy số: 1; 1; 2; 3; 5; 8; 13; 21.
Nhận xét: Dãy số trên có đặc điểm là:
Trong ba số hạng liên tiếp, số hạng thứ ba bằng tổng hai số hạng đầu.
Xem thêm các bài giải SGK Toán 11 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác: