Bài 1. DÃY SỐ

1. Dãy số là gì?

Cho hàm số

\[\begin{aligned}u\colon \mathbb{N^*} & \rightarrow \mathbb{R}\\ n & \mapsto u(n)=n^2. \end{aligned}\]

Tính \(u(1)\); \(u(2)\); \(u(50)\); \(u(100)\).

+ \(u(1)=1^2=1.\)

+ \(u(2)=2^2=4.\)

+ \(u(50)=50^2=2500.\)

+ \(u(100)=100^2=10000.\)

Định nghĩa.

+ Hàm số \(u\) xác định trên tập hợp các số nguyên dương \(\mathbb{N}^*\) được gọi là một dãy số vô hạn (hay gọi tắt là dãy số), nghĩa là

\[\begin{aligned}u\colon \mathbb{N^*} & \rightarrow \mathbb{R}\\ n & \mapsto u(n)=n^2. \end{aligned}\]

+ Dãy số trên được kí hiệu là \(\left(u_n\right)\).

+ Dạng khai triển của dãy số \(\left(u_n\right)\) là: \(u_1 ; u_2 ; \ldots ; u_n ; \ldots\)

Chú ý.

a. \(u_1=u(1)\) gọi là số hạg đầu, \(u_n=u(n)\) gọi là số hạng thứ \(\boldsymbol{n}\) (hay số hạng tổng quát) của dãy số.

b. Nếu \(u_n=C\) với mọi \(n\), ta nói \(\left(u_n\right)\) là dãy số không đổi.

Ví dụ 1. Cho hàm số:

\[\begin{aligned}u\colon \mathbb{N}^* & \rightarrow \mathbb{R}\\ n & \mapsto u(n)=n^2.\end{aligned}\]

Hàm số trên có là dãy số hay không? Nếu có, hãy tìm số hạng thứ nhất, thứ hai, thứ ba và số hạng tổng quát của dãy số.

Hàm số trên xác định trên tập hợp các số nguyên dương \(\mathbb{N}^*\) nên nó là một dãy số.

Ta có \(u_1=1\); \(u_2=4\); \(u_3=9\) và \(u_n=n^2\).

Ví dụ 2. Cho hàm số:

\[\begin{aligned}v \colon \{1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5\} &\rightarrow \mathbb{R}\\ n &\mapsto v(n)=2n.\end{aligned}\]

Tính \(v(1)\), \(v(2)\), \(v(3)\), \(v(4)\), \(v(5)\).

+ \(v(1)=2\cdot1=2.\)

+ \(v(2)=2\cdot2=4.\)

+ \(v(3)=2\cdot3=6.\)

+ \(v(4)=2\cdot4=8.\)

+ \(v(5)=2\cdot5=10.\)

Định nghĩa.

\(\quad\)Hàm số \(u\) xác định trên tập hợp \(M=\{1 ; 2 ; 3 ; \ldots ; m\}\) thì được gọi là một dãy số hữu hạn. Dạng khai triển của dãy số này là \(u_{1}, u_{2}, \ldots, u_m\), trong đó \(u_{1}\) là số hạng đầu và \(u_{m}\) là số hạng cuối

Ví dụ 3. Dãy gồm \(10\) số tự nhiên lẻ đầu tiên \(1 ; 3 ; 5 ; \ldots ; 19\) có phải là dãy số hữu hạn không? Nếu có, tìm số hạng đầu và số hạng cuối của dãy số.

Đây là một dãy số hữu hạn. Ta có số hạng đầu \(u_{1}=1\) và số hạng cuối \(u_{10}=19\).

Ví dụ 4. Cho dãy số:

\[\begin{aligned} u: \mathbb{N}^* & \rightarrow \mathbb{R} \\ n & \mapsto u_n=n^3.\end{aligned}\]

a. Hãy cho biết dãy số trên là hữu hạn hay vô hạn.

b. Viết năm số hạng đầu tiên của dãy số đã cho.

a. Dãy số trên là dãy hữu hạn.

b. Năm số hạng đầu lần lượt là:

\(u_{1}=1\); \(u_{2}=8\); \(u_{3}=27\); \(u_{4}=64\); \(u_{5}=125\).

Ví dụ 5. Cho \(5\) hình tròn theo thứ tự có bán kính \(1\); \(2\); \(3\); \(4\); \(5\).

a. Viết dãy số chỉ diện tích của 5 hình tròn này.

b. Tìm số hạng đầu và số hạng cuối của dãy số trên.

a. Dãy số chỉ diện tích của \(5\) hình tròn trên là \(\pi\); \(4\pi\); \(9\pi\); \(16\pi\); \(25\pi\).

b. Số hạng đầu \(u_{1}=\pi\) ; số hạng cuối \(u_{5}=25\pi\).

2. Cách xác định dãy số

Cho các dãy số \(\left(a_n\right)\), \(\left(b_n\right)\), \(\left(c_n\right)\), \(\left(d_n\right)\) được xác định như sau:

\(\bullet\quad\) \(a_1=0\); \(a_2=1\); \(a_3=2\); \(a_4=3\); \(a_5=4.\)

\(\bullet\quad\) \(b_n=2 n.\)

\(\bullet\quad\) \(\begin{cases}c_1=1\\ c_n=c_{n-1}+1\quad(n\geq 2).\end{cases}\)

\(\bullet\quad\) \(d_n\) là chu vi của đường tròn có bán kính \(n\).

Tìm bốn số hạng đầu tiên của các dãy số trên.

Số hạng đầu của các dãy số trên là

\(\bullet\quad\) \(a_1=0.\)

\(\bullet\quad\) \(b_1=2\cdot 1=2.\)

\(\bullet\quad\) \(c_1=1.\)

\(\bullet\quad\) \(d_1=2\pi\cdot1=2\pi.\)

Định nghĩa

Thông thường một dãy số có thể được cho bằng các cách sau:

\(\bullet\quad\) Cách 1: Liệt kê các số hạng (với các dãy số hữu hạn).

\(\bullet\quad\) Cách 2: Cho công thức của số hạng tổng quát \(u_n\).

\(\bullet\quad\) Cách 3: Cho hệ thức truy hồi, nghĩa là

\(\quad\,\circ\quad\) Cho số hạng thứ nhất \(u_1\) (hoặc một vài số hạng đầu tiên);

\(\quad\,\circ\quad\) Cho một công thức tính \(u_n\) theo \(u_{n-1}\) (hoặc theo vài số hạng đứng ngay trước nó).

\(\bullet\quad\) Cách 4: Cho bằng cách mô tả.

Ví dụ 1. Cho dãy số \(\left(u_n\right)\) với \(u_n=\displaystyle\frac{n-1}{3 n+1}\).

a. Tìm ba số hạng đầu tiên.

b. Tính \(u_{50}\) và \(u_{99}\).

a. Ba số hạng đầu tiên là:

\(\quad\)\(u_1=0\); \(u_2=\displaystyle\frac{1}{7}\); \(u_3=\displaystyle\frac{2}{10} =\displaystyle\frac{1}{5}\).

b. Ta có

\(\quad\)\(u_{50}=\displaystyle\frac{50-1}{3 \cdot 50+1}=\displaystyle\frac{49}{151}\); \(u_{99}=\displaystyle\frac{99-1}{3 \cdot 99+1} =\displaystyle\frac{98}{298} =\displaystyle\frac{49}{149}\).

Ví dụ 2. Cho dãy số \(\left(u_n\right)\) xác định bởi:

\[\begin{cases}u_1=1,\ u_2=1\\ u_n=u_{n-1}+u_{n-2}\ (n \geq 3).\end{cases}\]

Tính \(u_5\).

Ta có

+ \(u_3=u_2+u_1=1+1=2.\)

+ \(u_4=u_3+u_2=2+1=3.\)

+ \(u_5=u_4+u_3=3+2=5.\)

Vậy \(u_5=5\).

Ví dụ 3. Cho dãy số \(\left(u_n\right)\) xác định bởi:

\[\begin{cases}u_1=3\\ u_{n+1}=2 u_n \;(n \geq 1).\end{cases}\]

a. Chứng minh \(u_2=2\cdot3\); \(u_3=2^2 \cdot3\); \(u_4=2^3 \cdot3\).

b. Dự đoán công thức số hạng tổng quát của dãy số \(\left(u_n\right)\).

a. Theo dãy số trên, ta có

+ \(u_2=u_{1+1}=2u_1=2\cdot 3=6\).

+ \( u_3=u_{2+1}=2u_2=2\cdot6=2^2\cdot 3=12\).

+ \( u_4=u_{3+1}=2u_3=2\cdot12=2^3\cdot 3=24.\)

Như vây, theo phân tích trên ta có điều phải chứng minh.

b. Dự đoán số hạng tổng quát là \(u_{n}=2^{n-1}\cdot 3\).

Ví dụ 4. Một chồng cột gỗ được xếp thành các lớp, hai lớp liên tiếp hơn kém nhau \(1\) cột gỗ (Hình vẽ). Gọi \(u_n\) là số cột gỗ nằm ở lớp thứ \(n\) tính từ trên xuống và cho biết lớp trên cùng có \(14\) cột gỗ.

Hãy xác định dãy số \(\left(u_n\right)\) bằng hai cách:

a. Viết công thức số hạng tổng quát \(u_n\).

b. Viết hệ thức truy hồi.

a. Công thức số hạng tổng quát là \(u_n=13+n\).

b. Công thức truy hồi là \(\begin{cases}u_1=14\\ u_{n+1}=u_n+1.\end{cases}\)

3. Dãy số tăng, dãy số giảm

Cho hai dãy số \(\left(a_n\right)\) và \(\left(b_n\right)\) được xác định như sau: \(a_n=3 n+1\); \(b_n=-5 n\).

a. So sánh \(a_n\) và \(a_{n+1},\ \forall n \in \mathbb{N}^*\).

b. So sánh \(b_n\) và \(b_{n+1},\ \forall n \in \mathbb{N}^*\).

a. Ta có

+ \(a_n=3n+1\).

+ \(a_{n+1}=3(n+1)+1=3n+4\).

Ta thấy: \(3n+4> 3n+1\) \(\Rightarrow a_{n+1}>a_n\).

b. Ta có

+ \(b_n=-5n\).

+ \(b_{n+1}=-5(n+1)+1=-5n-5\).

Ta thấy: \(-5n-5<-5n\) \(\Rightarrow b_{n+1} < b_n\).

Định nghĩa

Cho dãy số \(\left(u_n\right)\).

+ Dãy số \(\left(u_n\right)\) được gọi là dãy số tăng nếu \(u_{n+1}>u_n, \forall n \in \mathbb{N}^*\).

+ Dãy số \(\left(u_n\right)\) được gọi là dãy số giảm nếu \(u_{n+1} < u_n, \forall n \in \mathbb{N}^*\).

Ví dụ 1. Xét tính tăng, giảm của các dãy số sau

a. \(\left(a_n\right)\) với \(a_n=\displaystyle\frac{1}{n}.\)

b. \(\left(b_n\right)\) với \(b_n=n^2.\)

c. \(\left(c_n\right)\) với \(c_n=(-2)^n\).

a. Ta có \(a_{n+1}=\displaystyle\frac{1}{n+1}<\displaystyle\frac{1}{n}=a_n, \forall n \in \mathbb{N}^*\).

Vậy \(\left(a_n\right)\) là dãy số giảm.

b. Ta có \(b_{n+1}=(n+1)^2>n^2=b_n, \forall n \in \mathbb{N}^*\).

Vậy \(\left(b_n\right)\) là dãy số tăng.

c. Ta có \(c_1=-2\); \(c_2=4\); \(c_3=-8\), suy ra \(c_1 < c_2\); \(c_2>c_3\).

Vậy \(\left(c_n\right)\) không là dãy số tăng, cũng không là dãy số giảm.

Ví dụ 2. Xét tính tăng, giảm của các dãy số sau

a. \(\left(a_n\right)\) với \(a_n=\displaystyle\frac{n}{n+1}\).

b. \(\left(b_n\right)\) với \(b_n=n-n^2\).

a. Ta nhận thấy các số hạng của dãy \(\left(a_n\right)\) đều là số dương. Ta lập tỉ số hai số hạng liên tiếp của dãy:

\(\displaystyle\frac{a_{n+1}}{a_n}=\displaystyle\frac{\displaystyle\frac{n+1}{n+2}}{\displaystyle\frac{n}{n+1}}=\displaystyle\frac{(n+1)(n+1)}{n(n+2)}\) \(=\displaystyle\frac{n^2+2 n+1}{n^2+2 n}=1+\displaystyle\frac{1}{n^2+2 n}>1,\ \forall n \in \mathbb{N}^*\).

Suy ra \(a_{n+1}>a_n,\ \forall n \in \mathbb{N}^*\).

Vậy \(\left(a_n\right)\) là dãy số tăng.

b. Ta có

\(b_{n+1}-b_n=\left[n+1-(n+1)^2\right]-\left(n-n^2\right)\) \(=-n^2-n-n+n^2=-2 n<0,\ \forall n \in \mathbb{N}^*\).

Suy ra \(b_{n+1} < b_n,\ \forall n \in \mathbb{N}^*\).

Vậy \(\left(b_n\right)\) là dãy số giảm.

Ví dụ 3. Xét tính tăng, giảm của các dãy số sau

a. \(\left(u_n\right)\) với \(u_n=\displaystyle\frac{2 n-1}{n+1}\);

b. \(\left(x_n\right)\) với \(x_n=\displaystyle\frac{n+2}{4^n}\);

c. \(\left(t_n\right)\) với \(t_n=(-1)^n \cdot n^2\).

a. Ta nhận thấy các số hạng của dãy \(\left(a_n\right)\) đều là số dương. Ta lập tỉ số \(2\) số hạng liên tiếp của dãy:

\(\displaystyle\frac{u_{n+1}}{u_n}=\displaystyle\frac{\displaystyle\frac{2(n+1)-1}{(n+1)-1}}{\displaystyle\frac{2n-1}{n+1}}\)

\(=\displaystyle\frac{(2n+1)(n+1)}{n(2n-1)}=\displaystyle\frac{2n^2+3n+1}{2n^2-n}\)

\(=1+\displaystyle\frac{4n+1}{2n^2-n}>1,\,\forall n \in \mathbb{N}^*.\)

Suy ra \(u_{n+1}>u_n, \forall n \in \mathbb{N}^*\).

Vậy \(\left(u_n\right)\) là dãy số tăng.

b. Ta có

\(x_{n+1}-x_n=\displaystyle\frac{n+3}{4^{n+1}}-\displaystyle\frac{n+2}{4^n}\) \(=\displaystyle\frac{-(3n+5)}{4^{n+1}}<0;\ \forall n \in \mathbb{N}^*\)

Suy ra \(x_{n+1} < x_n, \forall n \in \mathbb{N}^*\).

Vậy \(\left(x_n\right)\) là dãy số giảm.

c. Ta có \(t_1=-1\); \(t_2=4\); \(t_3=-9\), suy ra \(t_1< t_2\); \(t_2>t_3\).

Vậy \(\left(t_n\right)\) không là dãy số tăng, cũng không là dãy số giảm.

Ví dụ 4. Một chồng cột gỗ được xếp thành các lớp, hai lớp liên tiếp hơn kém nhau \(1\) cột gỗ.

a. Gọi \(u_1=25\) là số cột gỗ có ở hàng dưới cùng của chồng cột gỗ, \(u_n\) là số cột gỗ có ở hàng thứ \(n\) tính từ dưới lên trên. Xét tính tăng, giảm của dãy số này.

b. Gọi \(v_1=14\) là số cột gỗ có ở hàng trên cùng của chồng cột gỗ, \(v_n\) là số cột gỗ có ở hàng thứ \(n\) tính từ trên xuống dưới. Xét tính tăng, giảm của dãy số này.

a. \(\begin{cases}u_1=25\\ u_{n+1}=u_n-1.\end{cases}\)

Suy ra, \(u_{n+1}-u_n=-1<0\). Vậy, \(\left(u_n\right)\) là dãy giảm.

b. \(\begin{cases}v_1=14\\ v_{n+1}=v_n+1.\end{cases}\)

Suy ra, \(v_{n+1}-v_n=1>0\). Vậy, \(\left(v_n\right)\) là dãy tăng.

4. Dãy số bị chặn

Cho dãy số \(\left(u_n\right)\) với \(u_n=\displaystyle\frac{1}{n}\). So sánh các số hạng của dãy số với \(0\) và \(1\).

Ta có \(0<\displaystyle\frac{1}{n}\leq1\).

Định nghĩa

+ Dãy số \(\left(u_n\right)\) được gọi là dãy số bị chặn trên nếu tồn tại một số \(M\) sao cho

\[u_n \leq M,\ \forall n \in \mathbb{N}^*.\]

+ Dãy số \(\left(u_n\right)\) được gọi là dãy số bị chặn dưới nếu tồn tại một số \(m\) sao cho

\[u_n \geq m,\ \forall n \in \mathbb{N}^*.\]

+ Dãy số \(\left(u_n\right)\) được gọi là dãy số bị chặn nếu nó vừa bị chặn trên vừa bị chặn dưới, nghĩa là tồn tại các số \(M\) và \(m\) sao cho

\[m \leq u_n \leq M,\ \forall n \in \mathbb{N}^*.\]

Ví dụ 1. Xét tính bị chặn của dãy số \(\left(u_n\right)\) với \(u_n=\displaystyle\frac{1}{2^n}\).

Ta có \(u_n=\displaystyle\frac{1}{2^n} \leq \displaystyle\frac{1}{2}, \forall n \in \mathbb{N}^*\). Vậy \(\left(u_n\right)\) bị chặn trên.

Mặt khác \(u_n=\displaystyle\frac{1}{2^n}>0, \forall n \in \mathbb{N}^*\). Vậy \(\left(u_n\right)\) bị chặn dưới.

Ta thấy dãy số \(\left(u_n\right)\) bị chặn trên và bị chặn dưới, suy ra dãy số \(\left(u_n\right)\) bị chặn.

Ví dụ 2. Xét tính bị chặn của các dãy số sau

a. \(\left(a_n\right)\) với \(a_n=\cos \displaystyle\frac{\pi}{n}\).

b. \(\left(b_n\right)\) với \(b_n=\displaystyle\frac{n}{n+1}\).

a. Ta có \(a_n=\cos \displaystyle\frac{\pi}{n}\leq 1,\forall n \in \mathbb{N}^*\). Vậy \(\left(a_n\right)\) bị chặn trên bởi \(1\).

Mặt khác \(a_n=\cos \displaystyle\frac{\pi}{n}\geq{-1},\forall n \in \mathbb{N}^* \).Vậy \(\left(a_n\right)\) bị chặn dưới bởi \(-1\).

Ta thấy dãy số \(\left(a_n\right)\) bị chặn trên và bị chặn dưới, suy ra dãy số \(\left(a_n\right)\) bị chặn.

b. Ta có \(b_n=\displaystyle\frac{n}{n+1}\geq \displaystyle\frac{1}{2},\forall n \in \mathbb{N}^*\). Vậy \(\left(b_n\right)\) bị chặn dưới bởi \(\displaystyle\frac{1}{2}\).

Ta có

\(b_n=\displaystyle\frac{n}{n+1}\leq 1, \forall n \in \mathbb{N}^*\). Vậy \(\left(b_n\right)\) bị chặn trên bởi \(1\).

Ta thấy dãy số \(\left(b_n\right)\) bị chặn trên và bị chặn dưới, suy ra dãy số \(\left(b_n\right)\) bị chặn.

BÀI TẬP

Bài tập sách Chân trời sáng tạo

Bài tập 1. Tìm \(u_2\), \(u_3\) và dự đoán công thức số hạng tổng quát \(u_n\) của dãy số:

\[\begin{cases}u_1=1 \\ u_{n+1}=\frac{u_n}{1+u_n} \quad(n \geq 1).\end{cases}\]

Ta có \(u_2=\displaystyle\frac{1}{2}\); \(u_3=\displaystyle\frac{1}{3}\).

Dự đoán công thức số hạng tổng quát là \(u_n=\displaystyle\frac{1}{n}.\)

Bài tập 2. Cho dãy số \(\left(u_n\right)\) với \(u_n=\displaystyle\frac{1}{1 \cdot 2}+\displaystyle\frac{1}{2 \cdot 3}+\cdots+\displaystyle\frac{1}{n(n+1)}\). Tìm \(u_1\), \(u_2\), \(u_3\) và dự đoán công thức số hạng tổng quát \(u_n\).

Ta có \(u_1=\displaystyle\frac{1}{2}\); \(u_2=\displaystyle\frac{2}{3}\); \(u_3=\displaystyle\frac{3}{4}\).

Dự đoán công thức số hạng tổng quát là \(u_n=1-\displaystyle\frac{1}{n+1}\).

Bài tập 3. Xét tính tăng, giảm của dãy số \(\left(y_n\right)\) với \(y_n=\sqrt{n+1}-\sqrt{n}\).

Ta nhận thấy các số hạng của dãy \(\left(y_n\right)\) đều là số dương. Ta lập hiệu của hai số hạng liên tiếp của dãy:

Ta có

\(y_{n+1}-y_n=\left(\sqrt{n+2}-\sqrt{n+1}\right)-\left(\sqrt{n+1}-\sqrt{n}\right)\)

\(=\displaystyle\frac{1}{\sqrt{n+2}+\sqrt{n+1}}-\displaystyle\frac{1}{\sqrt{n+1}+\sqrt{n}}<0,\forall n \in \mathbb{N}^*.\)

Vì \(\begin{cases}\sqrt{n+2}\geq \sqrt{n+1}\\ \sqrt{n+1}\geq \sqrt{n}\end{cases}\) \(;\forall n \in \mathbb{N}^*\) nên \(y_{n+1}-y_n < 0\).

Suy ra, \(\left(y_n\right)\) là dãy giảm.

Bài tập 4. Xét tính bị chặn của các dãy số sau

a. \(\left(a_n\right)\) với \(a_n=\sin ^2 \displaystyle\frac{n \pi}{3}+\cos \displaystyle\frac{n \pi}{4}\);

b. \(\left(u_n\right)\) với \(u_n=\displaystyle\frac{6 n-4}{n+2}\).

a. Ta có \(\begin{cases}0 \leq \sin ^2 \displaystyle\frac{n \pi}{3} \leq 1\\ -1 \leq \cos \displaystyle\frac{n \pi}{4} \leq 1\end{cases},\;\forall n \in \mathbb{N}^*\)

nên \(-1 \leq \sin ^2 \displaystyle\frac{n \pi}{3}+\cos \displaystyle\frac{n \pi}{4} \leq 2,\forall n \in \mathbb{N}^*\).

Vậy \(\left(a_n\right)\) là dãy bị chặn.

b. Ta có \(u_n=\displaystyle\frac{6 n-4}{n+2}=6-\displaystyle\frac{16}{n+2}\).

Vì \(\displaystyle\frac{16}{n+2}>0,\,\forall n\in\mathbb{N}^*\) nên \(u_n<6\). Suy ra dãy số \(\left(u_n\right)\) bị chặn trên.

Vì \(\displaystyle\frac{16}{n+2}\leq \displaystyle\frac{16}{3},\,\forall n\in\mathbb{N}^*\) nên \(u_n\geq \displaystyle\frac{2}{3}\). Suy ra dãy số \(\left(u_n\right)\) bị chặn dưới.

Vậy \(\left(u_n\right)\) là dãy bị chặn.

Bài tập 5. Cho dãy số \(\left(u_n\right)\) với \(u_n=\displaystyle\frac{2 n-1}{n+1}\). Chứng minh \(\left(u_n\right)\) là dãy số tăng và bị chặn.

+ Ta có

\(u_{n+1}-u_n=\displaystyle\frac{2(n+1)-1}{n+2}-\displaystyle\frac{2n-1}{n+1}\) \(=\displaystyle\frac{3}{(n+2)(n+1)}>0,\forall n \in \mathbb{N}^*\).

Suy ra, \(\left(u_n\right)\) là dãy tăng.

+ Ta có \(\displaystyle\frac{1}{2} \leq \displaystyle\frac{2 n-1}{n+1}\leq 2,\forall n \in \mathbb{N}^*\).

Suy ra, \(\left(u_n\right)\) là dãy bị chặn.

Vậy \(\left(u_n\right)\) là dãy tăng và bị chặn.

Bài tập 6. Cho dãy số \(\left(u_n\right)\) với \(u_n=\displaystyle\frac{n a+2}{n+1}\). Tìm giá trị của \(a\) để

a. \(\left(u_n\right)\) là dãy số tăng;

b. \(\left(u_n\right)\) là dãy số giảm.

Ta có

\(u_n=\displaystyle\frac{n a+2}{n+1}=a+\displaystyle\frac{2-a}{n+1}\)

\(\Rightarrow u_{n+1}=a+\displaystyle\frac{2-a}{n+2}\)

\(\Rightarrow u_{n+1}-u_n=\displaystyle\frac{a-2}{(n+1)(n+2)}\).

a. Để \(\left(u_n\right)\) là dãy số tăng thì

\(u_{n+1}-u_n=\displaystyle\frac{a-2}{(n+1)(n+2)}>0\) \(\Leftrightarrow a>2,\ \forall n \in \mathbb{N}^*\).

Vậy với \(a>2\) thì \(\left(u_n\right)\) là dãy số tăng.

b. Để \(\left(u_n\right)\) là dãy số giảm thì

\(u_{n+1}-u_n=\displaystyle\frac{a-2}{(n+1)(n+2)}<0\) \(\Leftrightarrow a<2,\forall n \in \mathbb{N}^*\).

Vậy với \(a<2\) thì \(\left(u_n\right)\) là dãy số giảm.

Bài tập 7. Trên lưới ô vuông, mỗi ô cạnh \(1\) đơn vị, người ta vẽ \(8\) hình vuông và tô màu khác nhau như Hình vẽ . Tìm dãy số biểu diễn độ dài cạnh của \(8\) hình vuông đó từ nhỏ đến lớn. Có nhận xét gì về dãy số trên?

Độ dài cạnh của \(8\) hình vuông theo thứ tự bé đến lớn lần lượt là \(1\); \(1\); \(2\); \(3\); \(5\); \(8\); \(13\); \(21\).

Nhận xét: kể từ hình vuông thứ \(2\) cạnh của nó bằng tổng hai cạnh hình vuông khác liền trước nó.

Bài tập sách Kết nối tri thức

Bài tập 1

Viết năm số hạng đầu và số hạng thứ 100 của các dãy số \((u_n)\) có số hạng tổng quát cho bởi:

a. \(u_n=3 n-2\);

b. \(u_n=3 \cdot 2^n\);

c. \(u_n=\left(1+\displaystyle\frac{1}{n}\right)^{n}\).

a.

\(u_1=3\cdot 1-2=1;\) \(u_2=3\cdot 2-2=4;\)

\(u_3=3\cdot 3-2=7;\) \(u_4=3\cdot 4-2=10;\)

\(u_5=3\cdot 5-2=13;\) \(u_{100}\) \(=3\cdot 100-2=298.\)

b.

\(u_1=3 \cdot 2^1=6;\)

\(u_2=3 \cdot 2^2=12;\)

\(u_3=3 \cdot 2^3=24;\)

\(u_4=3 \cdot 2^4=48;\)

\(u_5=3 \cdot 2^5=96;\)

\(u_{100}=3 \cdot 2^{100}.\)

c.

\(u_1=\left(1+\displaystyle\frac{1}{1}\right)^{1}=2\);

\(u_2=\left(1+\displaystyle\frac{1}{2}\right)^{2}=\displaystyle\frac{9}{4}\);

\(u_3=\left(1+\displaystyle\frac{1}{3}\right)^{3}=\displaystyle\frac{64}{27}\); \(u_4=\left(1+\displaystyle\frac{1}{4}\right)^{4}=\displaystyle\frac{625}{256}\);

\(u_5=\left(1+\displaystyle\frac{1}{5}\right)^{5}=\displaystyle\frac{1296}{625}\);

\(u_{100}=\left(1+\displaystyle\frac{1}{100}\right)^{100}\).

Bài tập 2

Dãy số \((u_n)\) cho bởi hệ thức truy hồi \(u_1=1,\) \( u_n=n \cdot u_{n-1}\), với \(n \geq 2\).

a. Viết năm số hạng đầu của dãy số.

b. Dự đoán công thức số hạng tổng quát \(u_n\).

a. Năm số hạng đầu của dãy số là

\(u_2=2\cdot u_1=2\cdot 1=2;\)

\(u_3=3\cdot u_2=3\cdot 2=6;\)

\(u_4=4\cdot u_3=4\cdot 6=24;\)

\(u_5=5\cdot u_4=5\cdot 24=120;\)

\(u_6=6\cdot u_5=6\cdot 120=720.\)

b. Số hạng tổng quát của dãy là \(u_n=n!\).

Bài tập 3

Xét tính tăng, giảm của dãy số \((u_n)\), biết:

a. \(u_n=2 n-1\);

b. \(u_n=-3 n+2\);

c. \(u_n=\displaystyle\frac{(-1)^{n-1}}{2^n}\).

a. Ta có

\(u_{n+1}-u_{n}=[2(n+1)-1]-(2 n-1)\) \(=2>0,\)

tức là \(u_{n+1}>u_{n},\, \forall n \in \mathbb{N}^{*}\).

Vậy \(\left(u_{n}\right)\) là dãy số tăng.

b. Ta có

\(u_{n+1}-u_{n}=[-3(n+1)+2]-(-3 n+2)\) \(=-3<0,\)

tức là \(u_{n+1}<u_{n},\, \forall n \in \mathbb{N}^{*}\).

Vậy \(\left(u_{n}\right)\) là dãy số giảm.

c. Bốn số hạng đầu của dãy số là

\(u_2=\displaystyle\frac{(-1)^{1}}{2^1}=-\displaystyle\frac{1}{2};\)

\(u_3=\displaystyle\frac{(-1)^{2}}{2^2}=\displaystyle\frac{1}{4};\)

\(u_4=\displaystyle\frac{(-1)^{3}}{2^4}=-\displaystyle\frac{1}{16};\)

\(u_5=\displaystyle\frac{(-1)^{4}}{2^5}=\displaystyle\frac{1}{32};\) \(\cdots\)

Vậy dãy số không tăng, không giảm.

Bài tập 4

Viết số hạng tổng quát của dãy số tăng gồm tất cả các số nguyên dương mà mỗi số hạng của nó:

a. Đều chia hết cho \(3\);

b. Khi chia cho \(4\) dư \(1\).

a. \(u_n=3k\);

b. \(u_n=4k+1\).

Bài tập 5

Ông An gửi tiết kiệm \(100\) triệu đồng kì hạn \(1\) tháng với lãi suất \(6 \%\) một năm theo hình thức tính lãi kép. Số tiền (triệu đồng) của ông An thu được sau \(n\) tháng được cho bởi công thức

\(A_n=100\left(1+\displaystyle\frac{0{,}06}{12}\right)^n.\)

a. Tìm số tiền ông An nhận được sau tháng thứ nhất, sau tháng thứ hai.

b. Tìm số tiền ông An nhận được sau 1 năm.

a. Số tiền ông An nhận được sau tháng thứ nhất là

\(A_1=100\left(1+\displaystyle\frac{0{,}06}{12}\right)^1 =100{,}5\) (triệu đồng),

sau tháng thứ hai là

\(A_2=100\left(1+\displaystyle\frac{0{,}06}{12}\right)^2=101{,}0025\) (triệu đồng).

b. Số tiền ông An nhận được sau 1 năm là

\(A_{12}=100\left(1+\displaystyle\frac{0{,}06}{12}\right)^{12} =106{,}1678\) (triệu đồng).

Bài tập 6

Chị Hương vay trả góp một khoản tiền \(100\) triệu đồng và đồng ý trả dần \(2\) triệu đồng mỗi tháng với lãi suất \(0,8 \%\) số tiền còn lại của mỗi tháng. Gọi \(A_n,\) \((n \in \mathbb{N})\) là số tiền còn nợ (triệu đồng) của chị Hương sau \(n\) tháng.

a. Tìm lần lượt \(A_0,\) \( A_1,\) \( A_2,\) \( A_3,\) \( A_4,\) \( A_5,\) \( A_6\) để tính số tiền còn nợ của chị Hương sau \(6\) tháng.

b. Dự đoán hệ thức truy hồi đối với dãy số \(\left(A_n\right)\).

a. Ta có

\(\begin{aligned}A_0=\ &100{.}000{.}000+100{.}000{.}000 \cdot 0{,}8\%-2{.}000{.}000\\ =\ &100{.}000{.}000(1+0{,}8\%)-2{.}000{.}000\\ =\ &98{.}800{.}000.\\ A_1=\ &A_0+A_0 \cdot 0{,}8\%-2{.}000{.}000\\ =\ &A_0(1+0{,}8\%)-2{.}000{.}000\\ =\ &97{.}590{.}400.\\ A_2=\ &A_1(1+0{,}8\%)-2{.}000{.}000\\ =\ &96{.}371{.}123.\\ A_3=\ &A_2(1+0{,}8\%)-2{.}000{.}000\\ =\ &95{.}142{.}092.\\ A_4=\ &A_3(1+0{,}8\%)-2{.}000{.}000\\ =\ &93{.}903{.}228.\\ A_5=\ &A_4(1+0{,}8\%)-2{.}000{.}000\\ =\ &92{.}654{.}454.\\ A_6=\ &A_5(1+0{,}8\%)-2{.}000{.}000\\ =\ &91{.}395{.}690.\end{aligned}\)

b. Hệ thức truy hồi đối với dãy số \(\left(A_n\right)\) là

\(A_n = A_{n-1}(1+0{,}8\%)-2{.}000{.}000.\)

Bài tập sách Cánh diều

Bài tập 1

Viết năm số hạng đầu của mỗi dãy số có số hạng tổng quát \(u_n\) cho bởi công thức sau:

a. \(u_n = 2n^2 + 1\).

b. \(u_n = \displaystyle\frac{(-1)^n}{2n-1}\).

c. \(u_n = \displaystyle\frac{2^n}{n}\).

d. \(u_n = \left( 1+\displaystyle\frac{1}{n} \right)^n\).

a. Năm số hạng đầu của dãy số là

\(u_1 = 3;\) \(u_2 =9;\) \(u_3 = 19;\) \(u_4 = 33;\) \(u_5 = 51.\)

b. Năm số hạng đầu của dãy số là

\(u_1 = -1;\) \(u_2 =\displaystyle\frac{1}{3};\) \(u_3 = -\displaystyle\frac{1}{5};\) \(u_4 = \displaystyle\frac{1}{7};\) \(u_5 = -\displaystyle\frac{1}{9}.\)

c. Năm số hạng đầu của dãy số là

\(u_1 = 2;\) \(u_2 =2;\) \(u_3 = \displaystyle\frac{8}{3};\) \(u_4 = 4;\) \(u_5 = \displaystyle\frac{32}{5}.\)

d. Năm số hạng đầu của dãy số là

\(u_1 = 2;\) \(u_2 =\displaystyle\frac{9}{4};\) \(u_3 = \displaystyle\frac{64}{27};\) \(u_4 = \displaystyle\frac{625}{256};\) \(u_5 = \displaystyle\frac{7776}{3125}.\)

Bài tập 2

Gọi \(u_n\) là số hình tròn ở hàng thứ \(n\) trong hình bên. Dự đoán công thức của số hạng tổng quát cho dãy số \((u_n)\).

Ta thấy

+) Hàng \(1\) có \(1\) hình tròn.

+) Hàng \(2\) có \(2\) hình tròn.

+) Hàng \(3\) có \(3\) hình tròn.

+) Hàng \(4\) có \(4\) hình tròn.

Vậy ta dự đoán công thức tổng quát của dãy số \((u_n)\) là \(u_n = n\) với mọi \(n\in\mathbb{N}^*\).

Bài tập 3

Gọi \(v_n\) là tổng diện tích của các hình tô màu ở hàng thứ \(n\) trong hình bên (mỗi ô vuông nhỏ là một đơn vị diện tích). Dự đoán công thức của số hạng tổng quát cho dãy số \((v_n)\).

Ta thấy

+) Hàng \(1\) có \(1\) hình vuông cạnh \(1\) đơn vị nên \(v_1 = 1\times 1 = 1^3\).

+) Hàng \(2\) có \(2\) hình vuông cạnh \(2\) đơn vị nên \(v_2 = 2\times 2^2 = 2^3\).

+) Hàng \(3\) có \(3\) hình vuông cạnh \(3\) đơn vị nên \(v_3 = 3\times 3^2 = 3^3\).

+) Hàng \(4\) có \(4\) hình vuông cạnh \(4\) đơn vị nên \(v_4 = 4\times 4^2 = 4^3\).

Vậy ta dự đoán công thức tổng quát của dãy số \((v_n)\) là \(v_n = n^3\) với mọi \(n\in\mathbb{N}^*\).

Bài tập 4

Xét tính tăng, giảm của mỗi dãy số \((u_n)\), biết

a. \(u_n = \displaystyle\frac{n-3}{n+2}\);

b. \(u_n = \displaystyle\frac{3^n}{2^n\cdot n!}\);

c. \(u_n = (-1)^n \cdot (2^n + 1)\).

a. Ta có

\(u_{n+1} - u_n = \displaystyle\frac{n-2}{n+3} - \displaystyle\frac{n-3}{n+2}\) \(= \displaystyle\frac{5}{(n+2)(n+3)} > 0,\ \forall n\in\mathbb{N}^*\)

hay \(u_{n+1} > u_n,\ \forall n\in\mathbb{N}^*\).

Suy ra dãy số \((u_n)\) là dãy số tăng.

b. Ta có

\(u_{n+1} - u_n = \displaystyle\frac{3^{n+1}}{2^{n+1}\cdot (n+1)!} - \displaystyle\frac{3^n}{2^n\cdot n!}\) \(= \displaystyle\frac{3^n}{2^{n+1}\cdot (n+1)!} \left[ 3 - 2(n+1) \right]\) \(= \displaystyle\frac{3^n(1-2n)}{2^{n+1}\cdot (n+1)!} <0,\ \forall n\in\mathbb{N}^*\)

hay \(u_{n+1} < u_n,\ \forall n\in\mathbb{N}^*\).

Suy ra dãy số \((u_n)\) là dãy số giảm.

c. Ta có dạng khai triển của dãy số \(u_n\) là \(-3\), \(5\), \(-9\), \(17\), \(\ldots\) nên dãy số \((u_n)\) không là dãy số tăng, không là dãy số giảm.

Bài tập 5

Trong các dãy số \((u_n)\) được xác định như sau, dãy số nào bị chặn dưới, bị chặn trên, bị chặn?

a. \(u_n = n^2 + 2\);

b. \(u_n = -2n + 1\);

c. \(u_n = \displaystyle\frac{1}{n^2+n}\).

a. Với mọi \(n\in\mathbb{N}^*\), ta có \(u_n = n^2 + 2 \ge 1^2 + 2 > 2\).

Vậy dãy số \((u_n)\) là dãy số bị chặn dưới.

b. Với mọi \(n\in\mathbb{N}^*\), ta có \(u_n = -2n+1 \le -2\cdot 1 + 1 < 0\).

Vậy dãy số \((u_n)\) là dãy số bị chặn trên.

c. Với mọi \(n\in\mathbb{N}^*\), ta có \(n^2 + n \ge 1^2 + 1 > 1 > 0\) nên \(0 < \displaystyle\frac{1}{n^2+n} < 1\).

Vậy dãy số \((u_n)\) là dãy số bị chặn.

Bài tập 6

Cho dãy số thực dương \((u_n)\). Chứng minh rằng dãy số \((u_n)\) là dãy số tăng khi và chỉ khi \(\displaystyle\frac{u_{n+1}}{u_n} > 1\) với mọi \(n\in\mathbb{N}^*\).

Do dãy số \((u_n)\) là dãy số thực dương nên \(u_n > 0\) với mọi \(n\in\mathbb{N}^*\).

Suy ra với mọi \(n\in\mathbb{N}^*\), ta có

\(u_{n+1} > u_n \Leftrightarrow \displaystyle\frac{u_{n+1}}{u_n} > 1\).

Vậy dãy số \((u_n)\) là dãy số tăng khi và chỉ khi \(\displaystyle\frac{u_{n+1}}{u_n} > 1\) với mọi \(n\in\mathbb{N}^*\).

Bài tập 7

Chị Mai gửi tiền tiết kiệm vào ngân hàng theo thể thức lãi kép như sau: Lần đầu chị gửi \(100\) triệu đồng. Sau đó, cứ hết \(1\) tháng chị lại gửi thêm vào ngân hàng \(6\) triệu đồng. Biết lãi suất của ngân hàng là \(0{,}5\%\) một tháng. Gọi \(P_n\) (triệu đồng) là số tiền chị có trong ngân hàng sau \(n\) tháng.

a. Tính số tiền chị có trong ngân hàng sau \(1\) tháng.

b. Tính số tiền chị có trong ngân hàng sau \(3\) tháng.

c. Dự đoán công thức của \(P_n\) tính theo \(n\).

a. Số tiền lãi chị thu được sau tháng thứ \(1\) là \(100000000 \cdot 0{,}5\% = 500000\) đồng.

Do đó \(P_1 = 100000000 + 500000 + 6000000\) \(= 106500000\) (đồng).

b. Số tiền chị có trong ngân hàng sau tháng thứ \(2\) là

\(P_2 = P_1 + P_1\cdot 0{,}5\% + 6000000\) \(= 113032500\) (đồng).

Số tiền chị có trong ngân hàng sau tháng thứ \(3\) là

\(P_3 = P_2 + P_2\cdot 0{,}5\% + 6 = 119597662\) (đồng).

c. Ta chọn đơn vị là triệu đồng và xét bài toán tổng quát: Số tiền ban đầu là \(T\) triệu đồng với lãi suất hàng tháng là \(r\) và mỗi tháng gửi thêm \(a\) triệu đồng thì số tiền trong tài khoản sau tháng thứ \(n\) là \(P_n\) triệu đồng.

Số tiền lãi sau tháng thứ \(n\) được tính là \(P_n \cdot r\) nên ta có

\(\begin{aligned}P_1 =\ &T + T\cdot r + a = T(1+r) + a\\ =\ &T(1+r) + \displaystyle\frac{a(1+r)^1 - a}{r};\end{aligned}\)

\(\begin{aligned}P_2 =\ &P_1 + P_1\cdot r + a\\ =\ &T(1+r)^2 + (r+1)\cdot\displaystyle\frac{a(1+r)^1 - a}{r} + a\\ =\ &T(1+r)^2 + \displaystyle\frac{a(1+r)^2 - a}{r};\end{aligned}\)

\(\begin{aligned}P_3 =\ &P_2 + P_2\cdot r + a\\ =\ &T(1+r)^3 + (r+1)\cdot\displaystyle\frac{a(1+r)^2 - a}{r} + a\\ =\ &T(1+r)^3 + \displaystyle\frac{a(1+r)^3 - a}{r}.\end{aligned}\)

Cứ tiếp tục như vậy thì ta dự đoán công thức tổng quát của \(P_n\) là

\(P_n = T(1+r)^n + \displaystyle\frac{a(1+r)^n - a}{r}.\)

Thay số \(T = 100\), \(r = 0{,}5\% = 0{,}005\) và \(a =6\) ta thu được

\(P_n = 100\cdot 1{,}005^n + \displaystyle\frac{6\cdot 1{,}005^n - 6}{0{,}005}.\)