고3, 수열의극한과 무한급수에 대해 질문합니다..

고3, 수열의극한과 무한급수에 대해 질문합니다..

작성일 2013.01.14댓글 1건
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 먼저 이런 질문이나오게된 이유는,,, 고등학교 수열의극한 정의가 조금 제 생각에는 이상한부분이 있어서 찾다보니 이렇게 질문합니다(수열같은경우 1,1,1,1,1 과같은 그값의 수열/함수같은경우 상수함수같은경우). 먼저 수열의극한을 엄밀하게 정의하면 입실론 델타 에의한 ,, 정의라는데요  정확히 이해할수는없으나 안대로 적으면, 수열  xn에 대해, 어떠한 양수 ε에 대해서도 n≥K이면  l xn - a l < ε 이 성립하게 하는 자연수 K가 존재하면 수열 xn은 a에 수렴한다고하는데요.. 찾아본결과 자세히는 이해할수 없지만 아주간단하게 고3이이해할수있을만큼만 짧게만 설명좀 해주시면 고맙겠습니다...  네이버캐스트를보니 입실론보다 작은 수열의 항의갯수가 큰것은 유한개고 작은것은 무한개일때 성립 무슨,, 뭐라있는데

여튼 그다음,, 이러한 수열의 극한 정의로 궁금한건 xn 과xn+1의 극한값이 같다라는걸 성립시킬수 있나요 ? 그리고 또한 저것으로 상수함수는 그값을 가지면서 수렴한다를 증명가능한가요? 다해주지않으셔도됩니다 그냥 이렇다 이렇다 만 조금만 해주시면,,, 그렇다고 예 아니요 만 하는건 좀 그러니....

다음으로 마지막입니다 .

이거도 그냥 저의 고민하다가 나온건데요,, 무한급수를 정의할때 부분합의 극한으로 정의한 이유는 무엇이었을까요? 또 부분합의 극한으로 정의했기때문에 성질에서 곱과 나누기가 적용이 되지않은것인가요 ? 아니면 무한급수도 다른 엄밀한 정의방법이 있어서 그걸로 해봐도 곱 나누기가 안되는데, 수렴 발산을 쉽게알기위해서 부분합을 도입한건지,,, 두번째질문도 너무 자세히 안다뤄주셔도 됩니다..



profile_image 익명 작성일 -

 음.... 입실론 델타 정의 자체가 중고등학교에서 다루지 않는 범위이다 보니 쉽게 설명하여도 논리적으로 조금 헷갈릴 수 있는 부분이 있습니다.

이런 내용들은 설명을 몇번이고 다시 읽어보면서 이해하시는 편이 좋은데요.

일단은 가능한 한 쉽게 설명해보겠습니다.


먼저 첫번째로 수열의 극한을 입실론 델타로 정의한 것입니다.


위의 것이 수열의 수렴에 대한 정의인데요.

예시를 통해 하나하나 따져보겠습니다. 먼저 수열은 으로 놓겠습니다.

모든 임의의 양수 ε에 대해서 성립하는 것입니다. 즉, ε=1이라고 해보죠.

이 때 ε에 대해 어떤 자연수 K가 존재하는 겁니다. 그래서 n이 K이상이면 이 성립하는 것이죠.

그런데 n이 2이상이면 저 식이 반드시 성립하죠? 그렇기 때문에 ε=1일 때는 K가 2라는 값으로 존재합니다.

그럼 ε=0.1이라고 해보죠.

역시 인데 n이 11이상이면 이 식이 성립하죠? 그렇기 때문에 마찬가지로 ε=0.1일 때는 K가 11이라는 값으로 존재합니다.

마지막으로 ε=0.05라고 해볼까요?

이번엔 를 만족하기 위해서는 n이 21이상이어야 하네요. 따라서 ε=0.05일 때는 K가 21이 됩니다.

이것을 일반화해서 생각을 해주면 어떤 ε값을 주더라도 저 식을 만족하는 K를 찾을 수 있습니다. 
(정확히는 인 자연수이면 됩니다.)
이런 경우 처음에 가정했던 이라는 수열이 이라는 값으로 수렴한다는 것을 입실론 델타 방법으로 엄밀하게 보인것입니다.


여기까지가 이해되셨다면 앞으로는 조금 쉽습니다. 이것이 입실론 델타방법을 설명한 것이므로 이것을 이해하지 못하셨다면 이해하시고 다음으로 넘어가는 것이 좋을 것 같네요.


다음으로 이런 수열의 극한을 사용하면 당연히 임을 보일 수 있습니다.

이 부분은 그냥 다음처럼 된다는 것을 증명하시면 됩니다.

 

이걸 증명하시면 되는데요. 일반적으로 수렴하는 모든 수열에 대해 한 번에 증명할 수 있는 방법도 있습니다만 여기서는 생략하도록 하겠습니다. 혹시 필요하시면 의견이나 질문주시면 해드리겠습니다.

그리고 상수함수의 경우도 마찬가지입니다. 다만 상수수열이 아닌 함수의 경우는 일반적으로 정의역이 실수이므로 다음처럼 약간의 변동이 있게 됩니다. 이것이 임을 입실론 델타를 이용해 엄밀하게 증명하는 방법이라고 보시면됩니다.



전체적인 증명과정은 위에서 보여드린 방법대로 하시면 됩니다. 




그리고 마지막 고민인 무한급수에 관한 방법인데요.

제가 가지고 있는 Penguin Reference사의 Dictionary of Mathematics라는 책을 보면 여기서도 부분합의 극한으로 정의되어 있습니다.

왜 이렇게 했는지는 잘 모르겠습니다만.... 다만 무한이라는 것이 정확한 숫자가 아닌 개념에 가까운 것이고 역시 극한의 개념에 가깝게 사용하는 것이 수로서의 사용에 가까운 방법이기 때문에 엄밀하게 무한에 다가가기 위해 극한을 이용해야 하므로 부분합의 극한으로 정의한 것이 아닌가라는 개인적인 의견입니다.

즉, 정리하자면 무한급수의 무한이라는 성질 때문에 엄밀하게 증명하기 위해서 사용했다고 보여집니다.

그리고 곱, 나누기가 안된다는 말은 어떤 뜻인지는 잘 모르겠네요.

고3, 수열의극한과 무한급수에 대해...

... 이런 질문이나오게된 이유는,,, 고등학교 수열의극한... xn에 대해, 어떠한 양수 ε에 대해서도 n≥K이면 l xn - a l... 이거도 그냥 저의 고민하다가 나온건데요,, 무한급수를...

수열의 극한과 무한급수에 대해 질문...

안녕하세요 수열의 극한과 무한급수 부분이 헷갈리는 부분이 많아서 질문 여쭐게요 첫번째 질문수열의 극한의 기본 성질중 수열 {a_n}, {b_n}이 모두 수렴하고, n에서...

무한급수수열의 극한 질문합니다

이 두 문제에 대해 맞는말인지 아닌지 정의 내려주시고 왜 그런지 설명좀 해주세요... 무한등비급수 공식은(a/(1-r), a=초항 r=공비) 위에건.. 수렴하는 것끼리 곱한 것의 극한과...

고3 수열의극한문제입니다.

... 답변 주시면 그에대해 알려드리겠습니다 ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ 무한등비 이신거 같아서... ㅡㅡㅡㅡㅡ 더럽네요 없는내용이 있을 수 있어요 필요하시면 다시 질문해주세요

수열의 극한 1문제 질문

... 3인 무한수열입니다. 이 수열은 어떤 값으로... 그럼, 위의 보기는 급수의 수렴값에 대해 위의 설명을... 설명을 하려고 했는데..^^;; 더 질문이 있으면 쪽지로 물어보세요~^^

수1,수2에 대한 질문입니다.현재 고3이상...

... 앞으로 수학공부를 하면서 2학년 2학기때나 고3올라갔을때 수열의 극한과 연관되는... 여긴 더 어렵죠..수열의극한과 무한급수 공부해 두세요..(정적분 = 무한급수 입니다)...

예비 고 1인데 수학에대해 질문하려고요

... 수학에 대해 아는 게 없어요. 다른데서 뒤져봐도 무슨 말인지 하나도 모르겠구요. 그래서 질문 드립니다. 1.... 점화식, 알고리즘과 순서도 5.수열의 극한,무한급수...