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無限等比数列は公比の値によって、収束するしないと極限の値が変化するのがポイントです。

はる

ありがとございます!

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回答

極限の問題ですね!
-1<r≦1 の時収束するという条件はご存じでしょうか?と言いたいところなんですが、イメージで考えていきます。
無限等比数列 (r)^n を場合分けして考えていきます。
① r>1 の時。例えば r=2 で考えます。この時数列は、2,4,8,16, ... という感じにnが増えていくほど莫大な数になるため収束しません
② r=1 の時。この時数列は、1,1,1,1, ... という感じにnが増えていっても「1」なので 1 に収束していきます。
③ -1<r<1 の時。例えば r=1/2 で考えます。この時数列は、1/2,1/4,1/8,1/16, ... という感じにnが増えていくほど分母が莫大な数になり全体 
 としては小さい数になっていき、「0」に近づいていくので、極限値は 0 です
④r≦-1 の時。例えば r=-1 で考えます。この時数列は、-1,1,-1,1, ... という感じにnが増えていっても、ある時には -1 だけど、nが1つ増え
 ると 1 という風に極限値がころころ変わるので極限値を決めることはできません(振動といいます)
②と③から-1<r≦1 の時収束するということが分かりますね!
実際の証明は複雑なんで、イメージで考えるといいです。

代入していくと、最終 1 ≦x^2< 3 という風になり、1 ≦x^2 と x^2< 3 で分けてこれを解くと解答のようになりますのでやってみてください!

はる

ありがとございます!理解できました!

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