Các bài toán về giới hạn dãy số 1. Lý thuyết
a) Dãy số có giới hạn 0
Ta nói rằng dãy số (un) có giới hạn là 0 khi n dần tới dương vô cực, nếu với mỗi số dương nhỏ tùy ý cho trước, mọi số hạng của dãy số kể từ một số hạng nào đó trở đi,
|un| nhỏ hơn số dương đó.
Kí hiệu: n
nlim u 0
hay lim un = 0 hay un 0 khi
n
. b) Dãy số có giới hạn hữu hạnTa nói rằng dãy số (un) có giới hạn là số thực L nếu lim (un – L) = 0 Kí hiệu: n
nlim u L
hay lim un = L hay un L khi
n
. c) Dãy số có giới hạn vô cựcy số un) có giới hạn à
khin
, nếu un có thể ớn hơn ột số dương t ể từ ột số hạng nào đó trở đi.ý hiệu
limun ho c
un khi n y số un) có giới hạn à khi
n
, nếulim u
n
ý hiệu
limun ho c
un khi n d) Một vài giới hạn đặc biệt
n n
limu 0 lim u 0 lim 1 0
n
; k
*
lim 1 0, k 0, k
n
;limn
k , k 0,k
*
n
0 khi q 1
limq khi q 1
e) Định lý về giới hạn hữu hạn* Nếu lim un = a và lim vn = b và c là hằng số. hi đó ta có : lim(un + vn) = a + b
lim(un - vn) = a - b lim(un vn) = a.b
n n
u a
lim , b 0
v b
lim(cun ) = c.a lim|un | = |a|
3 3
lim u
n a
Nếu un 0 với mọi n thì
a 0
vàlim u
n a
.* Định lí kẹp: Cho ba dãy số (vn); (un) và (wn):
Nếu
n n n *n n
v u w , n N
lim v lim w a
thì lim un = a.Hệ quả: Cho hai dãy số (un) và (vn):
Nếu
*
n n
n
u v , n N lim v 0
thì lim un = 0.f) Một vài quy tắc tìm giới hạn vô cực
* Quy tắc tìm giới hạn tích lim (unvn)
Nếu limun L 0, lim vn (hay ). hi đó: lim (unvn)
lim u
n= L lim v
nlim (u
nv
n)
+
+
-
-
* Quy tắc tìm giới hạn thương n
n
limu v
lim u
n= L lim v
nD u của v
nn n
limu v
L Tùy ý 0
L > 0
0 +
0 -
L < 0
0 +
0 -
g) Tổng cấp số nhân lùi vô hạn
Xét c p số nhân vô hạn u1; u1q; u1q2; … u1qn; … có công ội |q| < 1 được gọi à c p số nhân ùi vô hạn.
Tổng của c p số nhân ùi vô hạn à 1 1 1 2 1
S u u q u q .... u q 1
1 q
2. Các dạng toánDạng 1. Tính giới hạn sử dụng một vài giới hạn đặc biệt Phương pháp giải:
Sử dụng các giới hạn đ c biệt:
n n
limu 0 lim u 0 lim 1 0
n
; k
*
lim 1 0, k 0, k
n
;limn
k , k 0,k
*
n
0 khi q 1
limq khi q 1
Ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: Tính các giới hạn sau:
a)
1
2lim n
b) 2
1
lim n n 3
c) 1
limn n
Lời giải Áp dụng công thức tính giới hạn đ c biệt, ta có:
a)
1
2lim 0
n
b) 2
1
lim 0
n n 3
c)
1
lim 0
n n
Ví dụ 2: Tính các giới hạn sau:
a)
1
nlim 2
b)5
n 1lim 4
c) lim (-0,999)nLời giải a)
1
nlim 0
2
vì1 1 2 b)
5
n 1lim 4
vì5 1 4
c) lim (-0,999)n = 0 vì |-0,999| < 1.
Dạng 2. Tính giới hạn hữu hạn của phân thức Phương pháp giải:
Trường hợp ũy thừa của n: Chia cả tử và và mẫu cho nk (với nk à ũy thừa với số ũ lớn nh t).
Trường hợp ũy thừa ũ n Chia cả tử và mẫu cho ũy thừa có cơ số lớn nh t.
Sử dụng một vài giới hạn đ c biệt:
n n
limu 0 lim u 0 lim 1 0
n
; k
*
lim 1 0, k 0, k
n
;limn
k , k 0,k
*
n
0 khi q 1
limq
khi q 1
Ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: Tính các giới hạn sau a)
3 2
4 3
2n 3n 4 lim n 4n n
b)
n n
n 1 n 1
5 4
lim 7 4
c) 2
2n n 1 lim n 2 n 3
Lời giải
a)
3 2
4 3
2n 3n 4 lim n 4n n
3 2
4
4 3
4
2n 3n 4
lim n
n 4n n
n
2 4
3
2 3 4
n n n
lim 4 1
1 n n
0 0 4 1 0 0 0
Vì
2
lim 0,
n 3
2lim 0,
n 4
4lim 0
n
,4 lim 0
n
và1
3lim 0
n
.b)
n n
n 1 n 1
5 4
lim
7 4
n n
n 1 n 1
n 1 n 1
n 1 n 1
5 4
7 7
lim
7 4
7 7
n n
n 1
1 5 1 4
. .
7 7 7 7
lim
1 4
7
1 1
.0 .0
7 7 0
1 0
Vì
n n
5 4
lim lim 0
7 7
c) 2
2n n 1 lim n 2 n 3
2 2
2
2n n 1 lim n
n 2 n 3 n
2
2
2 1
n n
lim 2 3
1 n n n
0 0 1 0 0 0
Vì 2
lim 0,
n
1
2lim 0
n
, 2lim 0,
n n
3
2lim 0
n
. Ví dụ 2: Tính các giới hạn sau:a)
2 2
5n 3n 7
lim n
b)
2 2
4n n 2 lim 2n n 1
c)
2n 2 n
lim n
d)
n
n n
lim 4
2.3 4
Lời giải a)
2 2
5n 3n 7
lim n
2
2 2 2
5n 3n 7
lim n n n
2
3 7
lim 5 5
n n
b)
2 2
4n n 2 lim 2n n 1
2 2 2
2
4n n 2 lim n
2n n 1 n
2
2
1 2
4 n n 4
lim 2
1 1 2
2 n n
c)
2n 2 n
lim n
2nn 2 nnlim n
n
2 2 1
lim n 2 1
1
d)
n
n n
lim 4
2.3 4
n n
n n
n n
4 lim 4
3 4
2. 4 4
nlim 1 1
2. 3 1 4
Dạng 3: Tính giới hạn hữu hạn sử dụng phương pháp liên hợp
Phương pháp giải: Sử dụng các công thức liên hợp thường sử dụng trong các bài toán chứa căn)
a b
a b
a b
a b
a b
a b
a b
2a b
a b
a b
2a b
a b
3 3
2 2
3 3 3
a b
a b
a ab b
3 3
2 2
3 3 3
a b
a b
a ab b
3 3
2 2
3 3
a b a b
a a.b b
3 3
2 2
3 3
a b a b
a a.b b
Ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: Tính các giới hạn sau:
a) lim n
2 7 n
2 5
b)
lim n
2 1 n
c)
lim n
2 3n 5 n
Lời giải a)
lim n
2 7 n
2 5 22 2 2
n 7 n 5
lim
n 7 n 5
2 2
lim 2 0
n 7 n 5
b)
lim n
2 1 n 2 2 2
n 1 n n 1 n
lim
n 1 n
2 2
2 2
n 1 n 1
lim lim 0
n 1 n n 1 n
c)
lim n
2 3n 5 n
2
2
2
n 3n 5 n n 3n 5 n lim
n 3n 5 n
2 2
2
n 3n 5 n lim
n 3n 5 n
2
3n 5 lim
n 3n 5 n
2 2
3n 5 n n lim
n 3n 5 n
n n
2
3 5 n 3
lim 3 5 2
1 1
n n
.
Ví dụ 2: Tính giới hạn sau:
lim 3 n3 3n2 n
Lời giải
3 3 2
lim n 3n n
3 2 3 2 2 3 2 2
3 3 3
3 2 2 3 3 2 2
3
n 3n n n 3n n n 3n n
lim
n 3n n n 3n n
3 2 3
3 2 2 3 3 2 2
3
n 3n n lim
n 3n n n 3n n
2
3 2 2 3 3 2 2
3
lim 3n
n 3n n n 3n n
2 2
3 2 2
3 3 3 2 2
2 2 2
3n lim n
n 3n n n 3n n
n n n
3 2
2 3 23 3
6 3
lim 3
n 3n n 3n
n n 1
2 3 3
3 3
lim 1
1 1 1
3 3
1 1 1
n n
Dạng 4: Tính giới hạn ra vô cực dạng chứa đa thức hoặc căn thức Phương pháp giải:
t c ớn nh t của đa thức à nhân tử chung.
Sử dụng quy tắc giới hạn tới vô cực lim (unvn)
Nếu limun L 0, lim vn (hay ). hi đó: lim (unvn)
lim u
n= L lim v
nlim (u
nv
n)
+
+
-
-
Ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: Tính các giới hạn sau:
a)
lim n
4 2n
2 3
b)
lim 2n
3 3n 1
c)
lim 5
n 2
n
Lời giải
a)
4 2
4 2 42 3
lim n 2n 3 lim n 1
n n
limn4 ; 22 34
lim 1 1 0
n n
.
b)
3
3 2 33 1
lim 2n 3n 1 lim n 2
n n
limn3 ; 32 13
lim 2 2 0
n n
c) lim 5
n 2n
lim 5 . 1n 2 n5
Vì
lim5
n
và2 n
lim 1 1 0
5
.
Ví dụ 2: Tính các giới hạn sau a)
lim 2n n
3 2n 2
b)
lim n
2 n 4n 1
Lời giải a)
lim 2n n
3 2n 2
3
2 3
2 2
lim 2n n 1
n n
2 3
2 2 2
lim n n 1
n n
n
lim n n ;
2 2
22
3lim 1 0 1 1 0
n n
n
b)
lim n
2 n 4n 1
2 2
2
4 1 lim n n. n
n n
2
2
4 1
lim n 1
n n
Vì limn2 và
4 1
2lim 1 1 0
n n
.Dạng 5: Tính giới hạn ra vô cực dạng phân thức Phương pháp giải:
t c ớn nh t của tử và mẫu ra à nhân tử chung.
Sử dụng quy tắc giới hạn tới vô cực lim (unvn)
Nếu limun L 0, lim vn (hay ). hi đó: lim (unvn)
lim u
n= L lim v
nlim (u
nv
n)
+
+
-
-
Ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: Tính các giới hạn sau:
a)
4 3
3
2n 3n 2 lim n 2
b)
2
35 3
2n 1 3n 2 lim 2n 4n 1
Lời giải
a)
4 3
3
2n 3n 2 lim n 2
4
4
3
3
3 2 n 2
n n
lim 2
n 1 n
4
3
3 2 2 n n lim n.
1 2 n
limn
; 43
3 2
2 n n
lim 2 0
1 2 n
.
b)
2
35 3
2n 1 3n 2 lim 2n 4n 1
2 3 2 3 52 5
1 2
n 2 . n 3
n n
lim 4 1
n 2
n n
3 2 2
2 5
1 2
2 3
n n
lim n .
4 1
2 n n
limn2 ;
3 2 3
2 5
1 2
2 3
n n 2.3
lim 27 0
4 1 2
2 n n
Ví dụ 2: Tính giới hạn sau
2 4
2
3n 2n 3n 2 lim
4n 3n 2
.
Lời giải
2 4
2
3n 2n 3n 2 lim
4n 3n 2
2
3 4
2
3 2
n 3 2
n n
lim
n 4 3 2 n
3 4
2
3 2
3 2
n n
lim n
4 3 2 n
limn
;3 4
2
3 2
3 2
n n 3 2
lim 0
4 3
4 3 2 n
.
Dạng 6: Tính giới hạn sử dụng định lý kẹp Phương pháp giải:
Sử dụng định lý kẹp và hệ quả của định lý kẹp
Định lí kẹp: Cho ba dãy số (vn); (un) và (wn): Nếu
n n n *n n
v u w , n N
lim v lim w a
thìlim un = a
Hệ quả: Cho hai dãy số (un) và (vn): Nếu
*
n n
n
u v , n N lim v 0
thì lim un = 0.Ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: Tính các giới hạn sau:
a)
1
nlim n 4
b)
nn 1 n 1
1 1
lim 2 3
Lời giải a) Vì
1 n 1n 4 n 4
và
lim 1 0 n 4
Nên
1
nlim 0
n 4
.b) Vì
nn 1 n 1 n 1 n 1
1 1 1 1
2 3 2 3
và
n 1 n 1
n 1 n 1
1 1 1 1
lim lim 0 0 0
2 3 2 3
Nên
nn 1 n 1
1 1
lim 0
2 3
. Ví dụ 2: Tính các giới hạn sau : a)
sin n2
lim n2 b)
1 cos n
3lim 2n 3
Lời giải a) Vì
sin n2 1 n 2 n 2
và
lim 1 0 n 2
Nên
sin n2
lim 0
n 2
b) Vì
1 cos n3 2 2n 3 2n 3
và
lim 2 0
2n 3
Nên
1 cos n
3lim 0
2n 3
.Dạng 7: Giới hạn dãy số có công thức truy hồi Phương pháp giải:
Cho dãy số (un) ở dạng công thức truy hồi, biết (un) có giới hạn hữu hạn Giả sử lim un = a (a là số thực) thì lim un+1 = a.
Thay a vào công thức truy hồi. Giải phương tr nh t a.
Ta được giới hạn của (un) là lim un = a.
Ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: Tìm lim un biết (un) có giới hạn hữu hạn và
n 1 n * n 1n
u 1
u : 2u 3
u , n
u 2
.
Lời giải Giả sử lim un = a, hi đó i un+1 = a
Suy ra
2a 3 a a 2
a
22a 2a 3
a
2 3
a 3.Do 1 n 1 n *
n
2u 3
u 1 0, u 0 n
u 2
nên a 0 a 3
V y limun 3.
Ví dụ 2: Tìm lim un biết (un) có giới hạn hữu hạn và
n 1 *n 1 n
u 2
u :
u 2 u , n
.
Lời giải Vì
u
1 2 0;u
n 1 2 u
n 0
Giả sử lim un = a a > 0), hi đó i un+1 = a
Suy ra a 2a
a
2 a 2
a2 a 2 0 a 1 (Loai) a 2
. V y lim un = 2.
Dạng 8: Giới hạn của tổng vô hạn hoặc tích vô hạn Phương pháp giải:
* Rút gọn (un) (sử dụng tổng c p số cộng, c p số nhân ho c phương pháp à trội)
* Rồi tìm lim un theo định lí ho c dùng nguyên í định lí kẹp.
* Định lí kẹp: Cho ba dãy số (vn); (un) và (wn): Nếu
n n n *n n
v u w , n N
lim v lim w a
thìlim un = a
Hệ quả: Cho hai dãy số (un) và (vn): Nếu
*
n n
n
u v , n N lim v 0
thì lim un = 0.Ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: Tính các giới hạn sau:
a)
lim 1.3 1 3.5 1 ... 2n 1 2n 1 1
b) lim
1 3 31 22 333 4 ... n... 3 . n 1n
Lời giải a)
lim 1.3 1 3.5 1 ... 2n 1 2n 1 1
1 2 2 2
lim . ...
2 1.3 3.5 2n 1 2n 1
1 1 1 1 1 1 1
lim . ...
2 1 3 3 5 2n 1 2n 1
1 1 1
lim 1
2 2n 1 2
b) L lim
1 3 31 22 333 4 ... n... 3 . n 1n
Xét tử số: Ta th y 1; 2; 3; 4; … ; n là một dãy số thuộc c p số cộng có n số hạng với u1
= 1 và d = 1.
Tổng n số hạng của c p số cộng:
1 n
n
u u n 1 n n
S .
2 2
Xét mẫu số: Ta th y 1; 3 ; 32 ; 33 ; … ; 3n là một dãy số thuộc c p số nhân có (n+1) số hạng với u1 = 1 và q = 3.
Tổng (n + 1) số hạng của c p số nhân:
n 1 n 1 n 1
n 1 1
1 q 1 3 3 1
S u . .
1 q 1 3 2
hi đó :
n 1
1 n n L lim 2
3 1
.(n 1) 2
n 1lim n
3
1
Vì
n n
n 1 n n n
n n n 2 2
3
1 3.3 1 3 3 3
và2
nlim 0
3
Nên n 1
n
L lim 0
3
1
(Bằng quy nạp ta luôn có
n 2 , n
n
* vàn *
3 1, n 3
n 1 3
n 2.3
n 2 1 3
n 1 1 3
n).Ví dụ 2: Tính giới hạn sau: 1 3 5 2n 1 lim 2 4 6 2n
Lời giải Xét n
1 3 5 2n 1
u 2 4 6 2n
Ta có
2k 1 2k 1
22k 1
22k 1 , k *
2k 4k 4k 1 2k 1
.1 1
2 3
3 3
4 5
...
2n 1 2n 1
2n 2n 1
1 3 2n 1 1 3 2n 1
. ...
2 4 2n 3 5 2n 1
n
u 1
2n 1
.
o đó n
1
u , n
2n 1
vàlim 1 0
2n 1
Nên lim un = 0.V y 1 3 5 2n 1
lim 0
2 4 6 2n
.
Dạng 9: Tổng cấp số nhân lùi vô hạn Phương pháp giải:
Tổng của c p số nhân ùi vô hạn à 1 1 1 2 1
S u u q u q .... u q 1
1 q
Ví dụ minh họa:Ví dụ 1: Tính tổng
a)
1 1 1
S 1 2 4 8
b) S 1 0,9
0,9 2 0,9 3Lời giải
a)
1 1 1
S 1 2 4 8
là tổng c p số nhân lùi vô hạn với u1 = 1 và1 q 2
.Nên
1 1 1 1
S 1 2
2 4 8 1 1
2
.b) S 1 0,9
0,9 2 0,9 3 là c p số nhân lùi vô hạn với u1 = 1 và q = 0,9.Nên
S 1 0,9 0,9
20,9
31 10
1 0,9
.Ví dụ 2: Biểu diễn các số th p phân vô hạn tuần hoàn ra phân số:
a) a0,32111...
b) b2,151515...
Lời giải
a) Ta có
32 1
31
41
5a 0,32111... ...
100 10 10 10
Vì
1
31
41
510 10 10 ...
là tổng của c p số nhân lùi vô hạn với 11
3u 10
và1 q 10
Nên
3
1
32 10 289
b 100 1 1 900 10
.
b) Ta có
15 15
215
3b 2,151515... 2 ...
100 100 100
Vì
15 15
215
3100 100 100 ...
là tổng của c p số nhân lùi vô hạn với 115 u 100
vàq 1
100
Nên
15 100 71 b 2
1 33 1 100
.
3. Bài tập tự luyện
Câu 1. Trong các mệnh đề sau, mệnh đề nào là mệnh đề Sai?
A. 3
lim 1 0
n . B.
n2
lim 1 0
n
. C.1
3lim 1
n
. D.lim 1 0 n .
Câu 2. Dãy số nào sau đây có giới hạn bằng 0?
A.
4
n3
. B.4
n3
. C.5
n3
. D.1
n3
. Câu 3. Dãy số nào sau đây có giới hạn bằng 0?A.
2 2
n 2n lim 5n 5n
. B.lim 1 2n 5n 5
. C.1 2n
2lim 5n 5
. D.2
lim 1 2n 5n 5n
.Câu 4. Tính giới hạn
2
sin n!
lim n 1 bằng
A. 0. B. 1. C.
. D. 2.Câu 5. Cho dãy số (un) với
n 2
1 3 5 ... 2n 1
u 3n 4
. hi đó i un bằngA.
1
3
. B. 0. C.2
3
. D. 1.Câu 6. Cho dãy số (un) với
n
1 1 1
u ....
1.2 2.3 n n 1
. hi đó i un bằngA. 2 B.1. C.
3
2
. D. Không cógiới hạn.
Câu 7. Tính
lim n
38n
3 3n 2 bằng:
A.
. B. . C. -1. D. 0.Câu 8. Tính
lim n
34n
2 n
3
bằng:A.
4
3
. B.
. C.4
3
. D. -4.Câu 9. Tính
n n
n
3 2.5 lim 7 3.5
bằng:A.
2
3
. B.1
6
. C.1
7
. D.2
3
. Câu 10. Trong bốn giới hạn sau đây, giới hạn nào là0
?A.
n n
2 3 lim1 2
. B.
23
2n 1 n 3 lim n 2n
.C.
2 2
lim1 2n n 2n
. D.
n
n n
2 1 lim 3.2 3
. Câu 11. Cho dãy số (un) được xác định bởi
n
1 n 1
n
2 2u 1 u 1, u
u 3
với mọi
n 1
. Biết dãy số (un) có giới hạn hữu hạn, lim un bằng:A. -1. B. 2. C. 4. D.
2
3
. Câu 12. Giới hạn dãy số (un) với4 n
3n n u 4n 5
là.A. . B.
. C.3
4
. D. 0.Câu 13. Chọn kết quả đ ng của
n3 2n 5 lim 3 5n
.
A. 5. B.
2
5
. C. . D.
.Câu 14. Tổng
n 1n
1 1 1 1
S +...+ ...
2 4 8 2
bằng:
A.
1
. B.1
3
. C.3 .
4
D.2 3
Câu 15. Biểu diễn số th p phân 1,24545454545… như ột phân số:A.
249
200
B.137
110
C.27
22
D.69 55
Bảng đáp án
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
C D D A A B B C D D B A D B B