Câu 4.39 trang 140 sách bài tập Đại số và Giải tích 11 Nâng cao

Chứng minh rằng các giới hạn sau không tồn tại

a) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } \sin 2x\)                          b) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } \cos 3x\)

c) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} \cos {1 \over {2x}}\)                            d) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} \sin {2 \over x}.\)

Hướng dẫn. a) Lấy hai dãy số \(({x_n})\) và \((x{'_n})\) với \({x_n} = n\pi ,x{'_n} = n\pi  + {\pi  \over 4}.\)

Tìm \(\lim {x_n},\lim x{'_n},\lim f({x_n}),\lim f(x{'_n}).\)

c) Chọn dãy số \(({x_n})\) sao cho \({1 \over {2{x_n}}} = n\pi \,hay\,{x_n} = {1 \over {2n\pi }}\) Tìm \(\lim {x_n}\) và \(\lim f({x_n}).\)

Giải

a) Lấy hai dãy số \(({x_n})\) và \((x{'_n})\)

   \({x_n} = n\pi ,x{'_n} = n\pi  + {\pi  \over 4}\) (như trong hướng dẫn).

Khi đó \(\lim {x_n} =  + \infty \)  và \(\lim x{'_n} =  + \infty \);

            \(\lim f({x_n}) = limsin2{x_n} = \lim \sin 2n\pi  = 0\)  và

            \(\lim f(x{'_n}) = limsin2x{'_n} = \lim \sin \left( {2n\pi  + {\pi  \over 2}} \right) = 1.\)

Vì \(\lim f\left( {{x_n}} \right) \ne \lim f\left( {x{'_n}} \right)\)  nên không tồn tại \(\mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } \sin 2x.\)

Cách giải khác. Lấy dãy số \(({x_n})\) với

                                    \({x_n} = {{n\pi } \over 2} + {\pi  \over 4},\)

Ta có \(\lim {x_n} =  + \infty \) và

\(f\left( {{x_n}} \right) = \sin 2{x_n} = \sin \left( {n\pi + {\pi \over 2}} \right) = \left\{ \matrix{
1\text{ với n chẵn} \hfill \cr
- 1\text{ với n lẻ} \hfill \cr} \right.\)

Dãy số \(\left( {f\left( {{x_n}} \right)} \right) = \left( {\sin 2{x_n}} \right)\) không có giới hạn. Do đó không tồn tại \(\mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } \sin 2x.\)

b) Làm tương tự như câu a) không tồn tại \(\mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } \cos 3x\)

c) Chọn dãy \(({x_n})\) sao cho
                        \({1 \over {2{x_n}}} = n\pi  \Leftrightarrow {x_n} = {1 \over {2n\pi }}.\)     

Khi đó \(\lim {x_n} = 0\)  và

\(f\left( {{x_n}} \right) = \cos {1 \over {2{x_n}}} = \cos n\pi = \left\{ \matrix{
1\text{ với n chẵn}\hfill \cr
- 1\text{ với n lẻ}  \hfill \cr} \right.\)

Dãy số \(\left( {f\left( {{x_n}} \right)} \right) = \left( {\cos {1 \over {2{x_n}}}} \right)\)  không có giới hạn. Do đó không tồn tại

\(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} \cos {1 \over {2x}}\);

d) Tương tự câu c, không tồn tại \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} \sin {2 \over x}.\)

Sachbaitap.com