Перейти к содержанию

Второй замечательный предел (число e)

Математика Алгебра Сложность 2/5

Начало урока

Определение и терминология

О названии: В русскоязычной математической традиции этот результат называется второй замечательный предел. В англоязычных учебниках его просто называют предельным определением числа e. Первый замечательный предел — это $\displaystyle\lim_{x\to 0}\frac{\sin x}{x}=1$, который вы изучали в предыдущей теме.
Определяющий предел

Число $e$ определяется как предел последовательности $a_n = \left(1+\dfrac{1}{n}\right)^{n}$ при $n\to\infty$:

$$ e \;:=\; \lim_{n\to\infty}\left(1+\frac{1}{n}\right)^{n} $$

Символ $:=$ подчёркивает, что это определение: число $e$ вводится как значение, к которому сходится последовательность.

Его десятичная запись начинается так: $e \approx 2.71828\,18284\,59045\ldots$ Число $e$ является иррациональным (доказано Эйлером, 1744) и, более того, трансцендентным (доказано Эрмитом, 1873). Эти факты мы приводим без доказательства.

Численное исследование

Вычислим $a_n$ для нескольких значений $n$:

$n$$a_n = \left(1+\frac{1}{n}\right)^n$
$1$$2.00000$
$2$$2.25000$
$5$$2.48832$
$10$$2.59374$
$100$$2.70481$
$1\,000$$2.71692$
$10\,000$$2.71815$
$100\,000$$2.71827$

Члены последовательности монотонно возрастают и приближаются к $e\approx 2.71828$ снизу. Сходимость монотонная, но медленная: даже при $n=1000$ приближение совпадает с $e$ лишь до второго знака после запятой.

Интерактивный график: $a_n = (1+1/n)^n$ приближается к $e$
Интерактивная визуализация — доступна в полном уроке

Почему предел существует — доказательство через монотонность и ограниченность

Чтобы доказать, что последовательность $\{a_n\}$ сходится, нужно показать два факта:

  1. Последовательность строго возрастает ($a_{n+1}>a_n$ для всех $n$).
  2. Последовательность ограничена сверху ($a_n < 3$ для всех $n$).

Продолжите этот урок на YourAIZone

В полном уроке — объяснение целиком, разобранные примеры, частые ошибки, тесты с мгновенной проверкой и ИИ-репетитор. Начните сразу как гость или создайте аккаунт, чтобы сохранять прогресс.

В полном уроке

  • Объяснение целиком
  • Разобранные примеры
  • Частые ошибки и как их избежать
  • Тестовые вопросы: 15
  • ИИ-репетитор, который отвечает на вопросы по теме
  • Отслеживание прогресса для ученика, родителей и учителя