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MAT 137 - ASSIGNMENT # 9

DUE MARCH 19

Instructions

Please submit solutions to the questions listed below on  Crowdmark. Your assignment is due before 11.59pm on March 19. You should have received an email from Crowdmark containing the assignment questions and a link you can use to submit your solutions. You will need to submit a separate le for each question, so it is easiest to write up your solution to each question on its own paper. Please see the “Crowdmark How-To” document on the course page for tips about simplifying the submission process.

Your solutions should be neat and legible  (preferably in black or blue ink).   The written assign- ment is worth 10 points, and we will grade ve (5) questions.

Technical issues will not be accepted as a reason for failing to submit on time, so please leave yourself ample time to submit your HW before the deadline.

Assigned Questions

(1) Use the definition of convergence to show that  lim                =

(2) Use the definition of limit of a sequence to prove the Squeeze Theorem for Sequences”:

“Let ean}, ebn}, ecn} be sequences. If an  < bn  < cn  for all n > N0  and  lim an = L =  lim cn ,

then bn  converges, and  lim  bn = L.”

(3) Prove that the sequence ean} given by an =  converges. What is its limit?

(4) Let ean} be a sequence. A subsequence of ean} is a sequence of the form: an1 , an2 , an3 , . . . , ank , . . . where nk  are natural numbers so that n1  < n2  < n3  < . . .. We will denote a subsequence by      eank }.


For example: If we take an = n + 1 for n > 0, this gives the sequence 0, 2 , 3 , 4 , 5 , . . ..           The sequence 0,  ,  . . . obtained by taking every 4th term is a subsequence.  So is the se- quence  ,  ,  , . . . (obtained by eliminating the rst two terms.) 

(a) Consider the sequence with an = 1 + (-1)n  . Find two subsequences with dier-

ent limits.

n                                                                 1   2   3  4


(b) Construct a non-constant sequence, which has a constant subsequence, or prove that such

a sequence cannot exist.

(c) Let ean} be a sequence and eank} a subsequence.  Prove that if ean} converges, then eank} converges and has the same limit.

(d) Is the converse of (b) true?

(5) Let ean}, ebn} be sequences so that an+2  = 2bn  for all n.  Prove that ean} converges if and only if ebn} converges.

(6) Let ean} be the sequence defined recursively by a0 = 2, a1 = 1, an =

3an-1

an-2 + 6 .

(a) Prove that this sequence is decreasing.

(b) Prove that this sequence is bounded (both above and below).

(c) Prove that this sequence is convergent, and nd its limit.

o

(7) Use partial sums to prove that the series        converges, and nd its sum

o    (-1)k+1 32k -1

(8)  Does the series               π 3k+2            converge or diverge? If it converges, find its sum.

(9) Determine if each statement is true or false.  If true, give a proof.  If false, explain why, or provide a counter-example.

(a) If ean} is a sequence which diverges, then the sequence ecan} diverges for all c ∈ R.

o

(b) If ean} is an increasing sequence, then       an  diverges.

n=0

o

(c) If ean} is a non-negative sequence then the partial sums of the series        an  form a

n=0

monotonic sequence.