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Limite di una Successione Monotona: 20 Esercizi Svolti Passo Passo

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By Pimath, 19 June, 2026

In questa raccolta proponiamo 20 esercizi svolti sul teorema del limite di una successione monotona. Gli esercizi mostrano come studiare la monotonia di una successione, come riconoscere se è limitata e come dedurre l'esistenza del limite usando il teorema di convergenza monotona.

In particolare, useremo il fatto che una successione crescente tende al suo estremo superiore, eventualmente uguale a \(+\infty\), mentre una successione decrescente tende al suo estremo inferiore, eventualmente uguale a \(-\infty\).


Esercizio 1 — livello ★☆☆☆☆

Studiare la monotonia della successione

\[ a_n=\frac{1}{n} \]

e dedurre il suo limite usando il teorema del limite di una successione monotona.

Risultato

La successione è decrescente, inferiormente limitata e

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac{1}{n}=0. \]

Svolgimento

Consideriamo la successione

\[ a_n=\frac{1}{n}. \]

Per studiare la monotonia confrontiamo due termini consecutivi:

\[ a_{n+1}=\frac{1}{n+1}. \]

Poiché \(n+1>n\) e i denominatori sono positivi, si ha

\[ \frac{1}{n+1}<\frac{1}{n}. \]

Quindi

\[ a_{n+1}<a_n. \]

La successione è dunque strettamente decrescente, e quindi decrescente.

Inoltre, per ogni \(n\geq1\), si ha

\[ \frac1n>0. \]

Quindi \(0\) è un minorante della successione. La successione è decrescente e inferiormente limitata.

Per il teorema del limite di una successione monotona, essa converge al suo estremo inferiore:

\[ \lim_{n\to+\infty}a_n=\inf\left\{\frac1n:n\in\mathbb N,\ n\geq1\right\}. \]

L'estremo inferiore è \(0\). Infatti i termini sono tutti positivi, ma diventano arbitrariamente piccoli.

Pertanto

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac1n=0. \]


Esercizio 2 — livello ★☆☆☆☆

Studiare la monotonia della successione

\[ a_n=1-\frac{1}{n} \]

e dedurre il suo limite.

Risultato

La successione è crescente, superiormente limitata e

\[ \lim_{n\to+\infty}\left(1-\frac1n\right)=1. \]

Svolgimento

La successione è

\[ a_n=1-\frac1n. \]

Calcoliamo il termine successivo:

\[ a_{n+1}=1-\frac{1}{n+1}. \]

Poiché

\[ \frac{1}{n+1}<\frac1n, \]

cambiando segno otteniamo

\[ -\frac{1}{n+1}>-\frac1n. \]

Sommando \(1\) a entrambi i membri:

\[ 1-\frac{1}{n+1}>1-\frac1n. \]

Quindi

\[ a_{n+1}>a_n. \]

La successione è strettamente crescente.

Inoltre, per ogni \(n\geq1\),

\[ 1-\frac1n<1. \]

Quindi \(1\) è un maggiorante della successione.

Per il teorema del limite di una successione monotona, una successione crescente e superiormente limitata converge al suo estremo superiore.

In questo caso

\[ \sup\left\{1-\frac1n:n\in\mathbb N,\ n\geq1\right\}=1. \]

Infatti i termini sono sempre minori di \(1\), ma si avvicinano a \(1\) quanto si vuole.

Pertanto

\[ \lim_{n\to+\infty}\left(1-\frac1n\right)=1. \]


Esercizio 3 — livello ★☆☆☆☆

Studiare la successione

\[ a_n=n. \]

Stabilire se è monotona, se è limitata e determinare il limite.

Risultato

La successione è crescente, non superiormente limitata e

\[ \lim_{n\to+\infty}n=+\infty. \]

Svolgimento

La successione è

\[ a_n=n. \]

Il termine successivo è

\[ a_{n+1}=n+1. \]

Per ogni \(n\geq1\), si ha

\[ n+1>n. \]

Quindi

\[ a_{n+1}>a_n. \]

La successione è strettamente crescente.

Non è superiormente limitata. Infatti, fissato un qualunque numero \(M>0\), possiamo scegliere un intero \(n\) tale che

\[ n>M. \]

Allora

\[ a_n=n>M. \]

Dunque la successione cresce senza limite.

Per il teorema del limite di una successione monotona, una successione crescente non superiormente limitata diverge a \(+\infty\).

Quindi

\[ \lim_{n\to+\infty}n=+\infty. \]


Esercizio 4 — livello ★☆☆☆☆

Studiare la successione

\[ a_n=-n. \]

Stabilire se è monotona, se è limitata e determinare il limite.

Risultato

La successione è decrescente, non inferiormente limitata e

\[ \lim_{n\to+\infty}(-n)=-\infty. \]

Svolgimento

La successione è

\[ a_n=-n. \]

Il termine successivo è

\[ a_{n+1}=-(n+1)=-n-1. \]

Poiché

\[ -n-1<-n, \]

si ha

\[ a_{n+1}<a_n. \]

La successione è strettamente decrescente.

Non è inferiormente limitata. Infatti, fissato \(M>0\), possiamo scegliere \(n\) tale che

\[ n>M. \]

Moltiplicando per \(-1\), otteniamo

\[ -n<-M. \]

Quindi i termini della successione diventano minori di qualunque soglia negativa.

Per il teorema del limite di una successione monotona, una successione decrescente non inferiormente limitata diverge a \(-\infty\).

Pertanto

\[ \lim_{n\to+\infty}(-n)=-\infty. \]


Esercizio 5 — livello ★★☆☆☆

Studiare la successione

\[ a_n=\frac{n}{n+1}. \]

Stabilire se è monotona, se è limitata e determinare il limite.

Risultato

La successione è crescente, superiormente limitata e

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac{n}{n+1}=1. \]

Svolgimento

Riscriviamo il termine generale:

\[ a_n=\frac{n}{n+1}=1-\frac{1}{n+1}. \]

Poiché la successione

\[ \frac{1}{n+1} \]

è decrescente, la successione

\[ 1-\frac{1}{n+1} \]

è crescente.

Verifichiamolo direttamente. Si ha

\[ a_{n+1}=\frac{n+1}{n+2}. \]

Calcoliamo la differenza:

\[ a_{n+1}-a_n=\frac{n+1}{n+2}-\frac{n}{n+1}. \]

Portando a denominatore comune:

\[ a_{n+1}-a_n= \frac{(n+1)^2-n(n+2)}{(n+2)(n+1)}. \]

Sviluppiamo il numeratore:

\[ (n+1)^2-n(n+2)=n^2+2n+1-(n^2+2n)=1. \]

Quindi

\[ a_{n+1}-a_n=\frac{1}{(n+1)(n+2)}>0. \]

Dunque \(a_{n+1}>a_n\), cioè la successione è strettamente crescente.

Inoltre

\[ \frac{n}{n+1}<1 \]

per ogni \(n\geq1\), quindi \(1\) è un maggiorante.

Per il teorema del limite di una successione monotona, la successione converge al suo estremo superiore.

Poiché i termini si avvicinano a \(1\) da sinistra, si ha

\[ \sup\left\{\frac{n}{n+1}:n\in\mathbb N,\ n\geq1\right\}=1. \]

Pertanto

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac{n}{n+1}=1. \]


Esercizio 6 — livello ★★☆☆☆

Studiare la successione

\[ a_n=\frac{n+1}{n}. \]

Stabilire se è monotona, se è limitata e determinare il limite.

Risultato

La successione è decrescente, inferiormente limitata e

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac{n+1}{n}=1. \]

Svolgimento

Riscriviamo la successione:

\[ a_n=\frac{n+1}{n}=1+\frac1n. \]

Poiché \(\frac1n\) è decrescente, anche

\[ 1+\frac1n \]

è decrescente.

Verifichiamolo con i termini consecutivi:

\[ a_{n+1}=1+\frac{1}{n+1}. \]

Poiché

\[ \frac{1}{n+1}<\frac1n, \]

sommando \(1\) a entrambi i membri otteniamo

\[ 1+\frac{1}{n+1}<1+\frac1n. \]

Quindi

\[ a_{n+1}<a_n. \]

La successione è strettamente decrescente.

Inoltre, per ogni \(n\geq1\),

\[ 1+\frac1n>1. \]

Quindi \(1\) è un minorante.

Una successione decrescente e inferiormente limitata converge al suo estremo inferiore.

In questo caso

\[ \inf\left\{1+\frac1n:n\in\mathbb N,\ n\geq1\right\}=1. \]

Pertanto

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac{n+1}{n}=1. \]


Esercizio 7 — livello ★★☆☆☆

Studiare la successione

\[ a_n=2-\frac{3}{n}. \]

Stabilire se è monotona, se è limitata e determinare il limite.

Risultato

La successione è crescente, superiormente limitata e

\[ \lim_{n\to+\infty}\left(2-\frac3n\right)=2. \]

Svolgimento

Consideriamo

\[ a_n=2-\frac3n. \]

Il termine successivo è

\[ a_{n+1}=2-\frac{3}{n+1}. \]

Poiché

\[ \frac{3}{n+1}<\frac3n, \]

cambiando segno si ottiene

\[ -\frac{3}{n+1}>-\frac3n. \]

Sommando \(2\):

\[ 2-\frac{3}{n+1}>2-\frac3n. \]

Quindi

\[ a_{n+1}>a_n. \]

La successione è strettamente crescente.

Inoltre, per ogni \(n\geq1\),

\[ 2-\frac3n<2. \]

Quindi \(2\) è un maggiorante.

Per il teorema di convergenza monotona, la successione converge al suo estremo superiore.

Poiché \(\frac3n\to0\), i termini si avvicinano a \(2\) da sinistra. Pertanto

\[ \sup\left\{2-\frac3n:n\in\mathbb N,\ n\geq1\right\}=2. \]

Concludiamo che

\[ \lim_{n\to+\infty}\left(2-\frac3n\right)=2. \]


Esercizio 8 — livello ★★☆☆☆

Studiare la successione

\[ a_n=5+\frac{2}{n}. \]

Stabilire se è monotona, se è limitata e determinare il limite.

Risultato

La successione è decrescente, inferiormente limitata e

\[ \lim_{n\to+\infty}\left(5+\frac2n\right)=5. \]

Svolgimento

Consideriamo

\[ a_n=5+\frac2n. \]

Il termine successivo è

\[ a_{n+1}=5+\frac{2}{n+1}. \]

Poiché

\[ \frac{2}{n+1}<\frac2n, \]

sommando \(5\) a entrambi i membri otteniamo

\[ 5+\frac{2}{n+1}<5+\frac2n. \]

Quindi

\[ a_{n+1}<a_n. \]

La successione è strettamente decrescente.

Inoltre, per ogni \(n\geq1\),

\[ 5+\frac2n>5. \]

Quindi \(5\) è un minorante.

Una successione decrescente e inferiormente limitata converge al suo estremo inferiore.

Poiché \(\frac2n\to0\), i termini si avvicinano a \(5\) da destra. Dunque

\[ \inf\left\{5+\frac2n:n\in\mathbb N,\ n\geq1\right\}=5. \]

Quindi

\[ \lim_{n\to+\infty}\left(5+\frac2n\right)=5. \]


Esercizio 9 — livello ★★★☆☆

Studiare la successione

\[ a_n=\frac{2n+1}{n+1}. \]

Stabilire se è monotona, se è limitata e determinare il limite.

Risultato

La successione è crescente, superiormente limitata e

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac{2n+1}{n+1}=2. \]

Svolgimento

Riscriviamo il termine generale:

\[ \frac{2n+1}{n+1} = \frac{2(n+1)-1}{n+1} = 2-\frac{1}{n+1}. \]

Dunque

\[ a_n=2-\frac{1}{n+1}. \]

Poiché \(\displaystyle \frac{1}{n+1}\) è decrescente, il termine

\[ -\frac{1}{n+1} \]

è crescente. Quindi \(a_n\) è crescente.

Verifichiamo anche con il termine successivo:

\[ a_{n+1}=2-\frac{1}{n+2}. \]

Poiché

\[ \frac{1}{n+2}<\frac{1}{n+1}, \]

si ha

\[ -\frac{1}{n+2}>-\frac{1}{n+1}. \]

Sommando \(2\):

\[ 2-\frac{1}{n+2}>2-\frac{1}{n+1}. \]

Pertanto

\[ a_{n+1}>a_n. \]

La successione è strettamente crescente.

Inoltre

\[ a_n=2-\frac{1}{n+1}<2, \]

quindi \(2\) è un maggiorante.

La successione è crescente e superiormente limitata, quindi converge al suo estremo superiore.

Poiché \(\displaystyle \frac1{n+1}\to0\), l'estremo superiore è \(2\). Dunque

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac{2n+1}{n+1}=2. \]


Esercizio 10 — livello ★★★☆☆

Studiare la successione

\[ a_n=\frac{3n+4}{n}. \]

Stabilire se è monotona, se è limitata e determinare il limite.

Risultato

La successione è decrescente, inferiormente limitata e

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac{3n+4}{n}=3. \]

Svolgimento

Riscriviamo la successione:

\[ a_n=\frac{3n+4}{n}=3+\frac4n. \]

Poiché \(\frac4n\) è decrescente, anche

\[ 3+\frac4n \]

è decrescente.

Infatti

\[ a_{n+1}=3+\frac{4}{n+1}. \]

Siccome

\[ \frac{4}{n+1}<\frac4n, \]

si ha

\[ 3+\frac{4}{n+1}<3+\frac4n. \]

Quindi

\[ a_{n+1}<a_n. \]

La successione è strettamente decrescente.

Inoltre

\[ 3+\frac4n>3 \]

per ogni \(n\geq1\), quindi \(3\) è un minorante.

Per il teorema del limite di una successione monotona, la successione converge al suo estremo inferiore.

Poiché \(\frac4n\to0\), i termini si avvicinano a \(3\) da destra. Pertanto

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac{3n+4}{n}=3. \]


Esercizio 11 — livello ★★★☆☆

Studiare la successione

\[ a_n=\frac{n^2}{n^2+1}. \]

Stabilire se è monotona, se è limitata e determinare il limite.

Risultato

La successione è crescente, superiormente limitata e

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac{n^2}{n^2+1}=1. \]

Svolgimento

Riscriviamo la successione:

\[ a_n=\frac{n^2}{n^2+1}=1-\frac{1}{n^2+1}. \]

Poiché \(n^2+1\) cresce al crescere di \(n\), la quantità

\[ \frac{1}{n^2+1} \]

diminuisce.

Di conseguenza

\[ 1-\frac{1}{n^2+1} \]

cresce.

Dunque la successione è crescente.

Inoltre, per ogni \(n\geq1\),

\[ \frac{n^2}{n^2+1}<1. \]

Quindi \(1\) è un maggiorante.

La successione è crescente e superiormente limitata, quindi converge.

Per il teorema del limite di una successione monotona, il suo limite è l'estremo superiore dell'insieme dei suoi valori.

Poiché

\[ \frac{1}{n^2+1}\to0, \]

otteniamo

\[ a_n=1-\frac{1}{n^2+1}\to1. \]

Quindi

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac{n^2}{n^2+1}=1. \]


Esercizio 12 — livello ★★★☆☆

Studiare la successione

\[ a_n=\frac{n^2+1}{n^2}. \]

Stabilire se è monotona, se è limitata e determinare il limite.

Risultato

La successione è decrescente, inferiormente limitata e

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac{n^2+1}{n^2}=1. \]

Svolgimento

Riscriviamo la successione:

\[ a_n=\frac{n^2+1}{n^2}=1+\frac1{n^2}. \]

La successione \(\frac1{n^2}\) è decrescente, perché \(n^2\) cresce al crescere di \(n\).

Quindi anche

\[ 1+\frac1{n^2} \]

è decrescente.

Inoltre, per ogni \(n\geq1\),

\[ 1+\frac1{n^2}>1. \]

Dunque \(1\) è un minorante.

La successione è decrescente e inferiormente limitata, quindi converge al suo estremo inferiore.

Poiché

\[ \frac1{n^2}\to0, \]

si ha

\[ 1+\frac1{n^2}\to1. \]

Pertanto

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac{n^2+1}{n^2}=1. \]


Esercizio 13 — livello ★★★☆☆

Studiare la successione

\[ a_n=\frac{2^n}{2^n+1}. \]

Stabilire se è monotona, se è limitata e determinare il limite.

Risultato

La successione è crescente, superiormente limitata e

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac{2^n}{2^n+1}=1. \]

Svolgimento

Riscriviamo la successione:

\[ a_n=\frac{2^n}{2^n+1}=1-\frac{1}{2^n+1}. \]

Poiché \(2^n\) cresce al crescere di \(n\), anche \(2^n+1\) cresce. Quindi

\[ \frac{1}{2^n+1} \]

decresce.

Di conseguenza

\[ 1-\frac{1}{2^n+1} \]

cresce.

La successione è dunque crescente.

Inoltre, per ogni \(n\geq1\),

\[ \frac{2^n}{2^n+1}<1. \]

Quindi \(1\) è un maggiorante.

La successione è crescente e superiormente limitata; perciò converge al suo estremo superiore.

Poiché

\[ \frac{1}{2^n+1}\to0, \]

segue che

\[ a_n=1-\frac{1}{2^n+1}\to1. \]

Pertanto

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac{2^n}{2^n+1}=1. \]


Esercizio 14 — livello ★★★☆☆

Studiare la successione

\[ a_n=\frac{3^n+1}{3^n}. \]

Stabilire se è monotona, se è limitata e determinare il limite.

Risultato

La successione è decrescente, inferiormente limitata e

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac{3^n+1}{3^n}=1. \]

Svolgimento

Riscriviamo il termine generale:

\[ a_n=\frac{3^n+1}{3^n}=1+\frac{1}{3^n}. \]

Poiché \(3^n\) cresce al crescere di \(n\), la successione

\[ \frac{1}{3^n} \]

è decrescente.

Quindi

\[ a_n=1+\frac{1}{3^n} \]

è decrescente.

Inoltre, per ogni \(n\geq1\),

\[ 1+\frac{1}{3^n}>1. \]

Quindi \(1\) è un minorante.

La successione è decrescente e inferiormente limitata, dunque converge al suo estremo inferiore.

Poiché

\[ \frac1{3^n}\to0, \]

segue che

\[ 1+\frac1{3^n}\to1. \]

Quindi

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac{3^n+1}{3^n}=1. \]


Esercizio 15 — livello ★★★★☆

Studiare la successione

\[ a_n=\frac{n^2+n}{n^2+n+1}. \]

Stabilire se è monotona, se è limitata e determinare il limite.

Risultato

La successione è crescente, superiormente limitata e

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac{n^2+n}{n^2+n+1}=1. \]

Svolgimento

Riscriviamo la successione:

\[ a_n=\frac{n^2+n}{n^2+n+1}=1-\frac{1}{n^2+n+1}. \]

Il denominatore

\[ n^2+n+1 \]

cresce al crescere di \(n\). Infatti, passando da \(n\) a \(n+1\), otteniamo

\[ (n+1)^2+(n+1)+1=n^2+3n+3, \]

che è maggiore di

\[ n^2+n+1. \]

Quindi

\[ \frac{1}{n^2+n+1} \]

è decrescente.

Di conseguenza

\[ 1-\frac{1}{n^2+n+1} \]

è crescente.

Inoltre, per ogni \(n\geq1\),

\[ a_n=\frac{n^2+n}{n^2+n+1}<1. \]

Quindi \(1\) è un maggiorante.

La successione è crescente e superiormente limitata, quindi converge.

Poiché

\[ \frac{1}{n^2+n+1}\to0, \]

si ha

\[ a_n=1-\frac{1}{n^2+n+1}\to1. \]

Pertanto

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac{n^2+n}{n^2+n+1}=1. \]


Esercizio 16 — livello ★★★★☆

Studiare la successione

\[ a_n=\frac{n^2+2}{n^2+1}. \]

Stabilire se è monotona, se è limitata e determinare il limite.

Risultato

La successione è decrescente, inferiormente limitata e

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac{n^2+2}{n^2+1}=1. \]

Svolgimento

Riscriviamo:

\[ a_n=\frac{n^2+2}{n^2+1} = \frac{n^2+1+1}{n^2+1} = 1+\frac{1}{n^2+1}. \]

Poiché \(n^2+1\) cresce al crescere di \(n\), la quantità

\[ \frac{1}{n^2+1} \]

decresce.

Quindi

\[ a_n=1+\frac{1}{n^2+1} \]

è decrescente.

Inoltre, per ogni \(n\geq1\),

\[ a_n>1. \]

Quindi \(1\) è un minorante.

Per il teorema del limite di una successione monotona, la successione converge al suo estremo inferiore.

Poiché

\[ \frac{1}{n^2+1}\to0, \]

otteniamo

\[ a_n\to1. \]

Quindi

\[ \lim_{n\to+\infty}\frac{n^2+2}{n^2+1}=1. \]


Esercizio 17 — livello ★★★★☆

Studiare la successione

\[ a_n=\sqrt{n}. \]

Stabilire se è monotona, se è limitata e determinare il limite.

Risultato

La successione è crescente, non superiormente limitata e

\[ \lim_{n\to+\infty}\sqrt n=+\infty. \]

Svolgimento

La successione è

\[ a_n=\sqrt n. \]

Poiché \(n+1>n\) e la radice quadrata conserva l'ordine sui numeri non negativi, si ha

\[ \sqrt{n+1}>\sqrt n. \]

Quindi

\[ a_{n+1}>a_n. \]

La successione è strettamente crescente.

Mostriamo ora che non è superiormente limitata. Fissato \(M>0\), vogliamo trovare \(n\) tale che

\[ \sqrt n>M. \]

Questa disuguaglianza equivale a

\[ n>M^2. \]

È sempre possibile scegliere un numero naturale \(n\) maggiore di \(M^2\). Quindi la successione non è superiormente limitata.

Essendo crescente e non superiormente limitata, per il teorema del limite di una successione monotona essa diverge a \(+\infty\).

Pertanto

\[ \lim_{n\to+\infty}\sqrt n=+\infty. \]


Esercizio 18 — livello ★★★★☆

Studiare la successione

\[ a_n=-\sqrt n. \]

Stabilire se è monotona, se è limitata e determinare il limite.

Risultato

La successione è decrescente, non inferiormente limitata e

\[ \lim_{n\to+\infty}(-\sqrt n)=-\infty. \]

Svolgimento

La successione è

\[ a_n=-\sqrt n. \]

Poiché

\[ \sqrt{n+1}>\sqrt n, \]

moltiplicando per \(-1\) si inverte il verso della disuguaglianza:

\[ -\sqrt{n+1}<-\sqrt n. \]

Quindi

\[ a_{n+1}<a_n. \]

La successione è strettamente decrescente.

Non è inferiormente limitata. Infatti, fissato \(M>0\), vogliamo trovare \(n\) tale che

\[ -\sqrt n<-M. \]

Moltiplicando per \(-1\), il verso cambia:

\[ \sqrt n>M. \]

Questa disuguaglianza è verificata quando

\[ n>M^2. \]

Quindi i termini diventano minori di qualunque soglia negativa.

Essendo decrescente e non inferiormente limitata, la successione diverge a \(-\infty\).

Pertanto

\[ \lim_{n\to+\infty}(-\sqrt n)=-\infty. \]


Esercizio 19 — livello ★★★★★

Sia \((a_n)\) una successione crescente tale che

\[ a_n<4 \]

per ogni \(n\geq1\). Stabilire se la successione ammette limite e indicare cosa si può dire del suo valore.

Risultato

La successione è convergente. Il suo limite \(L\) esiste ed è uguale a

\[ L=\sup\{a_n:n\in\mathbb N,\ n\geq1\}. \]

Inoltre \(L\leq4\).

Svolgimento

La successione \((a_n)\) è crescente per ipotesi. Inoltre, per ogni \(n\geq1\), vale

\[ a_n<4. \]

Quindi \(4\) è un maggiorante dell'insieme dei valori della successione:

\[ \{a_n:n\in\mathbb N,\ n\geq1\}. \]

La successione è dunque crescente e superiormente limitata.

Per il teorema del limite di una successione monotona, una successione crescente e superiormente limitata converge al suo estremo superiore.

Pertanto esiste il limite finito

\[ L=\lim_{n\to+\infty}a_n. \]

Inoltre

\[ L=\sup\{a_n:n\in\mathbb N,\ n\geq1\}. \]

Poiché \(4\) è un maggiorante, l'estremo superiore non può essere maggiore di \(4\). Quindi

\[ L\leq4. \]

Non possiamo però concludere necessariamente che \(L=4\). Per esempio, una successione crescente e sempre minore di \(4\) potrebbe convergere a \(4\), ma potrebbe anche convergere a un numero più piccolo.

Dunque l'informazione certa è:

\[ \text{la successione converge e il suo limite soddisfa } L\leq4. \]


Esercizio 20 — livello ★★★★★

Sia \((a_n)\) una successione decrescente tale che

\[ a_n>-2 \]

per ogni \(n\geq1\). Stabilire se la successione ammette limite e indicare cosa si può dire del suo valore.

Risultato

La successione è convergente. Il suo limite \(L\) esiste ed è uguale a

\[ L=\inf\{a_n:n\in\mathbb N,\ n\geq1\}. \]

Inoltre \(L\geq -2\).

Svolgimento

La successione \((a_n)\) è decrescente per ipotesi. Inoltre, per ogni \(n\geq1\), vale

\[ a_n>-2. \]

Quindi \(-2\) è un minorante dell'insieme dei valori della successione:

\[ \{a_n:n\in\mathbb N,\ n\geq1\}. \]

La successione è dunque decrescente e inferiormente limitata.

Per il teorema del limite di una successione monotona, una successione decrescente e inferiormente limitata converge al suo estremo inferiore.

Pertanto esiste il limite finito

\[ L=\lim_{n\to+\infty}a_n. \]

Inoltre

\[ L=\inf\{a_n:n\in\mathbb N,\ n\geq1\}. \]

Poiché \(-2\) è un minorante, l'estremo inferiore non può essere minore di \(-2\). Quindi

\[ L\geq -2. \]

Non possiamo però concludere necessariamente che \(L=-2\). La successione potrebbe tendere a \(-2\), ma potrebbe anche tendere a un numero maggiore.

Dunque l'informazione certa è:

\[ \text{la successione converge e il suo limite soddisfa } L\geq -2. \]


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  • Analisi Matematica 1

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