单调有界准则

若某数列是单调且有界的,则此数列的极限必定存在,即此数列必定收敛。

该定理有一个重大的应用,即通过证明数列单调且有界,如下图所示,从而得出该数列的极限存在,其极限值通常用来表示,即也称为 欧拉数

数列单调且有界,从而有

上述数列及其极限有什么特殊之处呢?下面来看一个例子。假设“很有钱”银行的年利息,也就是说你现在存 1 元,一年后能拿到 2 元,其中 1 元是本金,1 元是利息,如下图所示。

年利息的情况,现在存 1 元,一年后连本带利能拿到 2 元

可以这么计算一年后拿回来的钱:

如果银行半年结一次息,那么半年后也就是6个月后,会得到 0.5 元的利息,然后利息又存入银行,最后拿回 2.25 元,如下图所示。

年利息、半年结息的情况,现在存 1 元,一年后连本带利能拿到 2.25 元

可以这么计算一年后拿回来的钱:

如果银行 4 个月结一次息,最后拿回差不多 2.37 元,如下图所示。

年利息、4 个月结息的情况,现在存 1 元,一年后连本带利能拿到 2.37 元

可以这么计算一年后拿回来的钱:

以此类推,假如银行年就结息一次,那么最终拿到手的本息为:

当然,这种复利是有极限的,就是欧拉数 e :

上述复利在大自然中也屡见不鲜。比如细胞分裂,一个变两个、两个变四个,也是一种复利增长,如下面动图所示,所以数列及其极限有着重大的现实意义。

细胞分裂

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