練習5の各数列について、正の無限大に発散するか、負の無限大に発散するか、または振動(収束せず、正の無限大にも負の無限大にも発散しない)するかを答え、証明せよ。

解析学数列極限発散収束振動
2025/7/30

1. 問題の内容

練習5の各数列について、正の無限大に発散するか、負の無限大に発散するか、または振動(収束せず、正の無限大にも負の無限大にも発散しない)するかを答え、証明せよ。

2. 解き方の手順

問題文に「練習5の各数列」とありますが、数列が具体的に提示されていません。したがって、具体的な数列が与えられていないため、一般的な解き方を示すことしかできません。
数列 ana_n が与えられた場合、数列の極限を調べます。
* limnan=\lim_{n \to \infty} a_n = \infty ならば、正の無限大に発散します。
* limnan=\lim_{n \to \infty} a_n = -\infty ならば、負の無限大に発散します。
* limnan\lim_{n \to \infty} a_n が存在する場合(有限の値に収束する場合)、数列は収束します。
* limnan\lim_{n \to \infty} a_n が存在しない場合で、正の無限大にも負の無限大にも発散しない場合、数列は振動します。
例:
数列 an=na_n = n の場合:
limnan=limnn=\lim_{n \to \infty} a_n = \lim_{n \to \infty} n = \infty となるため、正の無限大に発散します。
数列 an=na_n = -n の場合:
limnan=limnn=\lim_{n \to \infty} a_n = \lim_{n \to \infty} -n = -\infty となるため、負の無限大に発散します。
数列 an=(1)na_n = (-1)^n の場合:
nnが偶数のとき an=1a_n = 1, nnが奇数のとき an=1a_n = -1 なので、数列は1と-1の間を振動し、極限は存在しません。正の無限大にも負の無限大にも発散しないため、振動します。
数列 an=1na_n = \frac{1}{n} の場合:
limnan=limn1n=0\lim_{n \to \infty} a_n = \lim_{n \to \infty} \frac{1}{n} = 0 となるため、0に収束します。

3. 最終的な答え

具体的な数列が与えられていないため、最終的な答えは提示できません。数列が与えられれば、上記の解き方の手順に従って、それぞれの数列が正の無限大に発散するか、負の無限大に発散するか、または振動するかを決定できます。

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