数学建模与数学实验

裴波那奇数列和黄金分割

1.考察数列敛散性

改变或增大n,观察更多的项(量、形),例如,n分别取50,100,200,…;扩展有效数字,观察随n增大数列的变化趋势,例如,分别取20,30,50;或固定50;或随n增大而适当增加。对实验要思考,例如,定义中的指标与柯西准则中的指标间的差异;数列收敛方式;又例如,如何估计极限近似值的误差。

2.考察函数极限与数列极限的关系

改变函数及极限类型,例如,考虑六

kk种函数极限,既选取极限存在也选取极限不存在的例子;改变数列,改变参数观察更多的量,考察形的变化趋势;扩展有效数字,提高计算精度。要对实验思考,归纳数列敛散与函数敛散的关系。

例:

用Mathematica程序

m=0;r=10^m;x0=0; f[x_]=x*Sin[1/x] Plot[f[x],{x,-r,r}] Limit[f[x],x->x0]

观察f(x)?xsinx的图象可以发现,函数在x?0点处不连续,且函数值不存在,但在x?0点处有极限。

令x?a?1/n,n?1,2,?,100,作函数的取值表,画散点图看其子列的趋向情况

k?1n k=10;p=25; a[n_]=1/n;

tf=Table[{n,N[f[a[n]],k]},{n,1,p}]

ListPlot[tf]

Limit[f[a[n]],n→Infinity,Direction→1]

分别取不同的数列a(要求a?0),重做上述过程,并将各次所得图形的分析结果比较,可知各子列的极限值均为上述函数的极限值。

对于g(x)?sinx,类似地考察在x?0点处的极限。

nn?1四 实验结论

1.以S表示单位圆的圆内接正3?2多边形

nn?1面积,则其极限为圆周率?。用下列Mathematica程序可以从量和形两个角度考察数列{S}的收敛情况

n2.由F?0;0F1?1;Fn?Fn?1?Fn?2有著名的裴波那奇数列

{Fn}。 令

Rn?1?Fn?1Fn,由F递推公式可得

n3.数列

{?i?1i?p}n当p?1时收敛,p?1时发散;数

列{sinn}发散。

4.分别取不同的数列a(要求a?0),重做

nn过程,并将各次所得图形的分析结果比较,可知各子列的极限值均为上述函数的极限值。对于

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