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问题及解答

设 $\lim\limits_{n\rightarrow\infty}a_n=+\infty$, 则 $\lim\limits_{n\rightarrow\infty}\frac{1}{n}(a_1+a_2+\cdots+a_n)=+\infty$.

Posted by haifeng on 2020-10-02 11:35:03 last update 2020-10-02 11:35:14 | Edit | Answers (1)

设 $\lim\limits_{n\rightarrow\infty}a_n=+\infty$, 证明

\[\lim\limits_{n\rightarrow\infty}\frac{a_1+a_2+\cdots+a_n}{n}=+\infty.\]

 

类似的问题, 见问题1182

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Posted by haifeng on 2020-10-02 12:26:44

Pf. 由 $\lim\limits_{n\rightarrow\infty}a_n=+\infty$, 

$\forall M > 0$, $\exists N_1\in\mathbb{N}$, 当 $n > N_1$ 时, 有 $a_n > M$.

另一方面, 存在 $N_2\in\mathbb{N}$, 使得,  $a_1+a_2+\cdots+a_{N_2} > 0$. 

[证明: 对于上面的 $M$ 及与之有关的 $N_1$, $|a_1+a_2+\cdots+a_{N_1}|< cM$, $c$ 是某个正常数. 因此存在 $N_2$, 使得 $a_1+a_2+\cdots+a_{N_2} > 0$. ]

 

因此, 令 $N=\max\{N_1,N_2\}$, 对所给的 $M$, 当 $n > 2N$ 时, 

\[
\begin{split}
\frac{a_1+a_2+\cdots+a_n}{n}&=\frac{a_1+a_2+\cdots+a_N}{n}+\frac{a_{N+1}+\cdots+a_n}{n}\\
&>\frac{a_1+a_2+\cdots+a_N}{n}+\frac{(n-N)M}{n}\\
&=\frac{a_1+a_2+\cdots+a_N}{n}+(1-\frac{N}{n})M\\
&>\frac{1}{2}M+\frac{a_1+a_2+\cdots+a_N}{n}\\
&>\frac{1}{2}M
\end{split}
\]

\[
\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{a_1+a_2+\cdots+a_n}{n}=+\infty
\]