文章目录

  • 数列极限的概念
    • 数列基础
      • 数列的概念
      • 特殊数列
        • 等差数列(算术数列)
        • 等比数列(几何数列)
        • 有界数列
        • 单调数列
      • 子列
    • 数列极限
      • 数列极限的定义
      • 数列极限的几何意义
        • 方式一
        • 方式二
      • 数列的敛散性分析
    • 参考文献

数列极限的概念

这一节,开始学习数列极限理论。首先,回顾一下与数列有关的概念。

数列基础

数列的概念

\quad中学阶段,已经接触过数列的基础内容。常见的数列有:

  1. 三角形数;
  2. 正方形数;
  3. 斐波那契数;
  4. ……

\quad直观地讲,数列就是一列数,并且是按照正整数排列的一列数。基于对数列的直观认识,于是有 定义1

定义 1. 数列:按照一定次序排列的一列数称为 数列(sequence of number)。数列中的每一个数称为该数列的 项,数列中的每个项都与所对应的符号有关。数列的一般形式为
x1,x2,⋯,xn,⋯x_1,x_2,\cdots,x_n,\cdots x1​,x2​,⋯,xn​,⋯
可以简单地将其记作:{xn}\{x_n\}{xn​}。x1x_1x1​ 称为 首项,xnx_nxn​ 称为 通项。

附注

  • 按照数列的项数是否有限,可将数列分为 有穷数列 与 无穷数列。当然,有穷数列一般没有什么研究价值,我们重点研究无穷数列。

  • 数列中的每一项都是一个数,可以是实数,也可以是复数。

以上是中学阶段所接触到的关于数列的基础内容,但在数学分析或微积分中,我们需要更深层次地剖析数列。

在微积分中,我们的所有讨论基本上都是基于实数集的。因此,在数列部分,我们只讨论实数列。

以斐波那契数列为例,
1,1,2,3,5,8,⋯1,1,2,3,5,8,\cdots 1,1,2,3,5,8,⋯
其中,数列中的每一项的值都是一个实数,而且每一项又都与其对应的”编号“有关,这样,”编号“与”数值“就建立了一个映射,或者说函数。从这样一个观点考虑,对于数列,有 定义 2

定义 2. 数列’:定义域为正整数集 N+\mathbb{N}^{+}N+ 的函数
f:N+→R或xn=f(n),n=1,2,3,⋯f:\mathbb{N}^{+} \rightarrow \mathbb{R} \quad \text{或} \quad x_n=f(n),n=1,2,3,\cdots f:N+→R或xn​=f(n),n=1,2,3,⋯
称为 实数序列,简称 实数列 或 数列。

附注

  • 定义 1 中的 “一列数” 到 定义 2 中 的 “函数”,如何理解这两种不同的定义?

答:按照 定义 2,数列可看作函数,也就是变量,由于其自变量都是正整数,数列也被称为 整序变量

虽然从直观上,实数序列与整序变量是两个不同的概念,但在本质上,两者是等价的。

实际上,确定实数序列 x1,x2,⋯,xn,⋯x_1,x_2,\cdots,x_n,\cdotsx1​,x2​,⋯,xn​,⋯ 的数值,与给定依次具有值 x1,x2,⋯,xn,⋯x_1,x_2,\cdots,x_n,\cdotsx1​,x2​,⋯,xn​,⋯ 的变量 xxx ,两者所做的是相同的事情:指出某个规则,使每个自然数 nnn,对应者完全确定的实数 xnx_nxn​。

具体解释可参阅 菲赫金哥尔茨. 微积分学教程. 第一卷

  • 数集 与 数列 有什么异同?

答:首先,数集中的元素是互异的,而数列中的项是可以相同的。例如

{1,2,3,3,4},{1,2,3,4}\{1,2,3,3,4\},\{1,2,3,4\} {1,2,3,3,4},{1,2,3,4}

两个数集是相同的。而

xn:1,2,2,2,2,3,4,5,⋯yn:1,2,3,4,5⋯x_n:1,2,2,2,2,3,4,5,\cdots \quad y_n:1,2,3,4,5\cdots xn​:1,2,2,2,2,3,4,5,⋯yn​:1,2,3,4,5⋯

两个数列是不同的。

其次,数集中的元素是无序的,而序列中的项是有序的。例如:

{1,2,3,4},{4,3,2,1}\{1,2,3,4\},\{4,3,2,1\} {1,2,3,4},{4,3,2,1}

两个数集是相同的。而

xn:4,3,2,1,5,6,7,⋯yn:1,2,3,4,5,6,7,⋯x_n:4,3,2,1,5,6,7,\cdots \quad y_n:1,2,3,4,5,6,7,\cdots xn​:4,3,2,1,5,6,7,⋯yn​:1,2,3,4,5,6,7,⋯

两个数列是不相同的。

下面,介绍几种特殊的数列。

特殊数列

等差数列(算术数列)

定义 3. 等差数列:数列的后一项与前一项的差恒为常数的数列称为 等差数列,这个常数称为 公差。

设 {xn}\{x_n\}{xn​} 是一等差数列,公差为 ddd,则:

x1,x2=x1+d,x3=x2+d=x1+2d,⋯,xn=x1+(n−1)d,⋯x_1,x_2=x_1+d,x_3=x_2+d=x_1+2d,\cdots,x_n=x_1+(n-1)d,\cdots x1​,x2​=x1​+d,x3​=x2​+d=x1​+2d,⋯,xn​=x1​+(n−1)d,⋯

因此,等差数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 的通项 xnx_nxn​ 可表示为:

xn=x1+(n−1)d,n=1,2,3,⋯.x_n=x_1+(n-1)d,\quad n=1,2,3,\cdots. xn​=x1​+(n−1)d,n=1,2,3,⋯.

设 SnS_nSn​ 是等差数列 xn{x_n}xn​ 的前 nnn 项和,则:

Sn=x1+x2+⋯+xn,Sn=xn+x(n−1)+⋯+x1,2⋅Sn=(x1+xn)+(x2+xn−1)+⋯+(xn+x1)=(x1+x1+(n−1)d)+(x1+d+x1+(n−2)d)+⋯+(x1+(n−1)d+x1)=n⋅(2x1+(n−1)d)=n(x1+xn),Sn=n(x1+xn)2=nx1+n(n−1)d2,n=1,2,3,⋯.\begin{aligned} S_n&=x_1+x_2+\cdots+x_n, \\ S_n&=x_n+x_(n-1)+\cdots+x_1, \\ 2\cdot S_n &=(x_1+x_n)+(x_2+x_{n-1})+\cdots+(x_n+x_1) \\ &=(x_1+x_1+(n-1)d)+(x_1+d+x_1+(n-2)d)+\cdots+(x_1+(n-1)d+x_1) \\ &=n\cdot(2x_1+(n-1)d) \\ &=n(x_1+x_n), \\ S_n&=\frac{n(x_1+x_n)}{2} \\ &=nx_1+\frac{n(n-1)d}{2},\quad n=1,2,3,\cdots. \end{aligned} Sn​Sn​2⋅Sn​Sn​​=x1​+x2​+⋯+xn​,=xn​+x(​n−1)+⋯+x1​,=(x1​+xn​)+(x2​+xn−1​)+⋯+(xn​+x1​)=(x1​+x1​+(n−1)d)+(x1​+d+x1​+(n−2)d)+⋯+(x1​+(n−1)d+x1​)=n⋅(2x1​+(n−1)d)=n(x1​+xn​),=2n(x1​+xn​)​=nx1​+2n(n−1)d​,n=1,2,3,⋯.​

等比数列(几何数列)

定义 4. 等比数列:数列的后一项与前一项的比恒为常数的数列称为 等比数列,这个常数称为 公比。

设 {yn}\{y_n\}{yn​} 为一等比数列,公比为 qqq,则:

y1,y2=y1⋅q,y3=y2⋅q=y1⋅q2,⋯,yn=y1⋅qn−1,⋯y_1,y_2=y_1\cdot q,y_3=y_2 \cdot q=y_1 \cdot q^2,\cdots,y_n=y_1 \cdot q^{n-1},\cdots y1​,y2​=y1​⋅q,y3​=y2​⋅q=y1​⋅q2,⋯,yn​=y1​⋅qn−1,⋯

因此,等比数列 {yn}\{y_n\}{yn​} 的通项 yny_nyn​ 可表示为:

yn=y1⋅qn−1,n=1,2,3,⋯.y_n=y_1\cdot q^{n-1},\quad n=1,2,3,\cdots. yn​=y1​⋅qn−1,n=1,2,3,⋯.

设 TnT_nTn​ 是等比数列 yn{y_n}yn​ 的前 nnn 项和,则:

Tn=y1+y2+⋯+yn=y1+y1⋅q+y1⋅q2+⋯+y1⋅qn−1=y1(1+q+q2+⋯+qn−1),q⋅Tn=y1(q+q2+q3+⋯+qn),Tn−q⋅Tn=y1(1−qn),Tn=y1(1−qn)1−q=y1−yn⋅q1−q,n=1,2,3,⋯.\begin{aligned} T_n&=y_1+y_2+\cdots+y_n \\ &=y_1+y_1\cdot q +y_1\cdot q^2+\cdots+y_1 \cdot q^{n-1} \\ &=y_1(1+q+q^2+\cdots+q^{n-1}), \\ q\cdot T_n &= y_1(q+q^2+q^3+\cdots+q^n), \\ T_n-q\cdot T_n &=y_1(1-q^n), \\ T_n &=\frac{y_1(1-q^n)}{1-q} \\ &=\frac{y_1-y_n\cdot q}{1-q},\quad n=1,2,3,\cdots. \end{aligned} Tn​q⋅Tn​Tn​−q⋅Tn​Tn​​=y1​+y2​+⋯+yn​=y1​+y1​⋅q+y1​⋅q2+⋯+y1​⋅qn−1=y1​(1+q+q2+⋯+qn−1),=y1​(q+q2+q3+⋯+qn),=y1​(1−qn),=1−qy1​(1−qn)​=1−qy1​−yn​⋅q​,n=1,2,3,⋯.​

有界数列

联系集合有界、函数有界的定义,有数列有界的定义。

定义 5. 数列的上界:设 {xn}\{x_n\}{xn​} 为一数列,若存在 M∈RM \in \mathbb{R}M∈R,使得对于一切正整数 nnn,成立

xn≤M,n=1,2,3,⋯x_n \le M,\quad n=1,2,3,\cdots xn​≤M,n=1,2,3,⋯

则称 MMM 是数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 的一个 上界,数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 称为 有上界数列。

定义 6. 数列的下界:设 {xn}\{x_n\}{xn​} 为一数列,若存在 $ m\in \mathbb{R}$,使得对于一切正整数 nnn,成立

xn≥m,n=1,2,3,⋯x_n \ge m,\quad n=1,2,3,\cdots xn​≥m,n=1,2,3,⋯

则称 mmm 是数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 的一个 下界,数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 称为 有下界数列。

定义 7. 有界数列 :设 {xn}\{x_n\}{xn​} 为一数列,若同时存在 m,M∈Rm,M \in \mathbb{R}m,M∈R,使得对于一切正整数 nnn,成立

m≤xn≤M,n=1,2,3,⋯m \le x_n \le M,\quad n=1,2,3,\cdots m≤xn​≤M,n=1,2,3,⋯

则称数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 为 有界数列,m,Mm,Mm,M 分别是 {xn}\{x_n\}{xn​} 的一个下界和上界。

定义 8. 有界数列’:设 {xn}\{x_n\}{xn​} 为一数列,若存在 X∈R,X>0X \in \mathbb{R},X>0X∈R,X>0,使得对一切正整数 nnn,成立

∣xn∣≤X,n=1,2,3,⋯|x_n| \le X,\quad n=1,2,3,\cdots ∣xn​∣≤X,n=1,2,3,⋯

则称数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 为 有界数列。

附注

(1)数列的上、下界并不是唯一的。若 m,M∈Rm,M \in \mathbb{R}m,M∈R 分别是数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 的一个上、下界,则:

  • 任意小于 mmm 的实数都是 {xn}\{x_n\}{xn​} 的下界;
  • 任意大于 MMM 的实数都是 {xn}\{x_n\}{xn​} 的上界。

(2)有界数列的 定义 7定义 8 是等价的。

单调数列

定义 9. 单调数列:设 {xn}\{x_n\}{xn​} 为一数列,若满足

xn≤xn+1(或xn≥xn+1),n=1,2,3,⋯x_n \le x_{n+1} \quad (\text{或}x_n \ge x_{n+1}),\quad n=1,2,3,\cdots xn​≤xn+1​(或xn​≥xn+1​),n=1,2,3,⋯

则称 {xn}\{x_n\}{xn​} 为 单调增加(减小)数列,或 递增(递减)数列,不减(不增)数列。

进一步地,若满足

xn<xn+1(或xn>xn+1),n=1,2,3,⋯x_n <x_{n+1}\quad (\text{或} x_n>x_{n+1}),\quad n=1,2,3,\cdots xn​<xn+1​(或xn​>xn+1​),n=1,2,3,⋯

则称 {xn}\{x_n\}{xn​} 为 严格单调增加(减小)数列,或 严格递增(递减)数列。

附注

(1)若数列 {xn}\{x_n\}{xn​} (严格)单调增加,则其必有下界。对于 {xn}\{x_n\}{xn​},显然有:

x1≤x2≤⋯≤xn≤⋯x_1 \le x_2 \le \cdots \le x_n \le \cdots x1​≤x2​≤⋯≤xn​≤⋯

按照数列下界的定义,x1x_1x1​ 是 {xn}\{x_n\}{xn​} 的一个下界。

(2)若数列 {yn}\{y_n\}{yn​} (严格)单调减小,则其必有上界。对于 {yn}\{y_n\}{yn​},显然有:

y1≥y2≥⋯≥yn≥⋯y_1 \ge y_2 \ge \cdots \ge y_n \ge \cdots y1​≥y2​≥⋯≥yn​≥⋯

按照数列上界的定义,y1y_1y1​ 是 {yn}\{y_n\}{yn​} 的一个上界。

子列

定义 10. 子列:设 {xn}\{x_n\}{xn​} 是一数列,{nk}\{n_k\}{nk​} 是一个严格单调增加的正整数数列,即

n1<n2<⋯<nk<nk+1<⋯n_1 < n_2 < \cdots <n_k <n_{k+1}<\cdots n1​<n2​<⋯<nk​<nk+1​<⋯

xn1,xn2,⋯,xnk,⋯x_{n_1},x_{n_2},\cdots,x_{n_k},\cdots xn1​​,xn2​​,⋯,xnk​​,⋯

也是一个数列,并称为数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 的一个 子列。

附注:{nk}\{n_k\}{nk​} 是严格单调增加的正整数数列,显然有

nk≥k,k=1,2,3,⋯.n_k \ge k,\quad k=1,2,3,\cdots. nk​≥k,k=1,2,3,⋯.

数列极限

介绍完数列的基础内容,下面正式学习数列极限理论。

数列极限的定义

定义 11. 数列极限:设 {xn}\{x_n\}{xn​} 为一数列,若存在某个数 a∈Ra\in \mathbb{R}a∈R,对于任意给定的 ϵ>0\epsilon>0ϵ>0,存在正整数 NNN,使得当 n>Nn>Nn>N 时,成立

∣xn−a∣<ϵ|x_n-a|<\epsilon ∣xn​−a∣<ϵ

则称 {xn}\{x_n\}{xn​} 收敛于 aaa,aaa 称为 {xn}\{x_n\}{xn​} 的 极限。记作:

lim⁡n→∞xn=a,或xn→a(n→∞).\underset{n \rightarrow \infty}{\lim}x_n=a,\quad \text{或} \quad x_n \rightarrow a(n \rightarrow\infty). n→∞lim​xn​=a,或xn​→a(n→∞).

读作:“nnn 趋于 ∞\infty∞ 时,xnx_nxn​ 趋于实数 aaa”。

使用 "ϵ−N\epsilon-Nϵ−N " 语言描述:

lim⁡n→∞xn=a⇔∀ϵ>0,∃N∈N+,∀n>N:∣xn−a∣<ϵ.\underset{n \rightarrow \infty}{\lim}x_n=a \Leftrightarrow \forall ~ \epsilon>0,\exists ~ N \in \mathbb{N}^{+},\forall ~ n > N:|x_n-a|<\epsilon. n→∞lim​xn​=a⇔∀ ϵ>0,∃ N∈N+,∀ n>N:∣xn​−a∣<ϵ.

定义 12. 数列的敛散性:设 {xn}\{x_n\}{xn​} 为一数列,若存在某个数 a∈Ra \in \mathbb{R}a∈R,使得 {xn}\{x_n\}{xn​} 收敛于 aaa,则称数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 收敛。否则,称数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 发散。

附注

(1)"lim⁡n→∞xn=a\underset{n \rightarrow \infty}{\lim}x_n=an→∞lim​xn​=a"意为“nnn 趋于无穷时,xnx_nxn​ 的值趋于 aaa”,并不代表 “xn=ax_n=axn​=a”,当然不排除有 xn=ax_n=axn​=a 的可能。

(2)lim⁡n→∞xn=a⇔∀ϵ>0,∃N∈N+,∀n>N:∣xn−a∣<ϵ\underset{n \rightarrow \infty}{\lim}x_n=a \Leftrightarrow \forall ~ \epsilon>0,\exists ~ N \in \mathbb{N}^{+},\forall ~ n > N:|x_n-a|<\epsilonn→∞lim​xn​=a⇔∀ ϵ>0,∃ N∈N+,∀ n>N:∣xn​−a∣<ϵ,对含有绝对值的不等式展开,即有:

a−ϵ<xn<a+ϵ.a-\epsilon<x_n<a+\epsilon. a−ϵ<xn​<a+ϵ.

(3)极限定义中的 ϵ>0\epsilon>0ϵ>0 必须是任意给定的,不能用一个很小的正数代替。另外,这里的“任意给定”应理解为“任意小”而不是“任意大”,因此将定义中的 ∀ϵ>0\forall ~ \epsilon>0∀ ϵ>0 更改为 ∀ϵ∈(0,1)\forall ~ \epsilon \in (0,1)∀ ϵ∈(0,1)、∀ϵ∈(0,12)\forall ~ \epsilon \in (0,\frac{1}{2})∀ ϵ∈(0,21​) 等等,都是允许的(这在习题训练中经常碰到)。

(4)NNN 与 ϵ\epsilonϵ 的关系:在 ϵ\epsilonϵ 给定之后,满足要求的 NNN 通常与 ϵ\epsilonϵ 有关。NNN 的择取对 ϵ\epsilonϵ 的值有一定的依赖关系,但不是函数关系。通常:

  • ϵ\epsilonϵ 取的值越小,满足要求的 NNN 就越大;
  • ϵ\epsilonϵ 取得值越大,满足要求的 NNN 就越小。当 ϵ\epsilonϵ 取的足够大时,NNN 可取任意正整数,这样的 ϵ\epsilonϵ 在数列极限中没有任何作用。
  • 由数列极限的 定义 11,可知数列的敛散性与数列的前有限多项无关,随意更改前有限多项的数值,并不会影响数列本身的敛散性。

数列极限的几何意义

下面分析一下数列极限的几何意义。

方式一

设数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 收敛于实数 aaa。对于任意给定的 ϵ>0\epsilon>0ϵ>0,可将 {xn}\{x_n\}{xn​} 中的所有项的数值、aaa 以及 a±ϵa \pm \epsilona±ϵ 对应到数轴上,则有

显然,数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 收敛于 aaa 有明显的几何意义:

以 aaa 为中心的线段不论有多么短(其长为 2ϵ2\epsilon2ϵ),从某一项开始的一切 xnx_nxn​ 全部落在该线段内(如此一来,线段外必定只有数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 中的有限多个点)。

方式二

既然数列可看作正整数集 N+\mathbb{N}^{+}N+ 到实数集 R\mathbb{R}R 的函数

x=f(n),n∈N+,x=f(n),\quad n \in \mathbb{N}^{+}, x=f(n),n∈N+,

自然可以使用 函数的图像法 对其进行描述。

此时,数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 收敛于 aaa 有几何意义:

以过点 aaa 的直线为中线的条带不论有多么窄(宽度为 2ϵ2\epsilon2ϵ),从某一项开始的一切 xnx_nxn​ 全部落在该条带内(如此一来,条带外必定只有数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 中的有限多个点)。

显然,以上两个分析角度虽然有所不同,但可以得到相近的几何意义。基于这种几何意义,可得数列极限的另一等价定义。

定义 13. 数列极限’:设 {xn}\{x_n\}{xn​} 为一数列,若存在某个数 a∈Ra\in \mathbb{R}a∈R,对于任意给定的 ϵ>0\epsilon>0ϵ>0,区间 (a−ϵ,a+ϵ)(a-\epsilon,a+\epsilon)(a−ϵ,a+ϵ) 外至多存在数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 中的有限多项,则称数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 收敛于 aaa,aaa 称为 {xn}\{x_n\}{xn​} 的 极限。

附注

(1)定义 13 更是明显地反映了数列的敛散性与数列的前有限多项无关的特点。

(2)基于该定义,同样可使用 “ϵ−N\epsilon-Nϵ−N” 语言描述数列的 敛散性

  • 数列收敛:∃a∈R,∀ϵ>0,∃N∈N+,∀n>N:xn∈U(a;ϵ)\exists ~ a\in \mathbb{R},\forall ~ \epsilon>0,\exists ~ N \in \mathbb{N}^{+},\forall ~ n>N:x_n \in U(a;\epsilon)∃ a∈R,∀ ϵ>0,∃ N∈N+,∀ n>N:xn​∈U(a;ϵ)。

  • 数列发散:∀a∈R,∃ϵ0>0,∀N∈N+,∃n>N:xn∉U(a;ϵ0)\forall ~ a\in \mathbb{R},\exists ~ \epsilon_0>0,\forall ~ N \in \mathbb{N}^{+},\exists ~ n>N:x_n \notin U(a;\epsilon_0)∀ a∈R,∃ ϵ0​>0,∀ N∈N+,∃ n>N:xn​∈/U(a;ϵ0​)。

数列的敛散性分析

下面,使用 “ϵ−N\epsilon-Nϵ−N” 语言进一步描述数列的敛散性。

命题 1:数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 收敛于实数 aaa。

  • 语言描述(定义):“对于任意给定的 ϵ>0\epsilon>0ϵ>0,存在正整数 NNN,使得当 n>Nn>Nn>N 时,成立 ∣xn−a∣<ϵ|x_n-a|<\epsilon∣xn​−a∣<ϵ”。

  • ϵ−N\epsilon-Nϵ−N 符号表述:

∀ϵ>0,∃N∈N+,∀n>N:∣xn−a∣<ϵ.\forall ~ \epsilon >0,\exists ~ N \in \mathbb{N}^{+},\forall ~ n>N:|x_n-a|<\epsilon. ∀ ϵ>0,∃ N∈N+,∀ n>N:∣xn​−a∣<ϵ.

命题 2:数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 不收敛于 aaa。

  • 语言描述:定义的否定形式。根据量词取反的 对偶法则 ,有

“存在 ϵ0>0\epsilon_0>0ϵ0​>0 ,使得对于任意的正整数 NNN,存在 n>Nn>Nn>N,成立 ∣xn−a∣>ϵ0|x_n-a|>\epsilon_0∣xn​−a∣>ϵ0​”。

  • ϵ−N\epsilon-Nϵ−N 符号表述:

∃ϵ0>0,∀N∈N+,∃n>N:∣xn−a∣≥ϵ0.\exists ~ \epsilon_0>0,\forall ~ N \in \mathbb{N}^{+},\exists ~ n>N:|x_n-a|\ge \epsilon_0. ∃ ϵ0​>0,∀ N∈N+,∃ n>N:∣xn​−a∣≥ϵ0​.

命题 3:数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 收敛。

  • 语言描述(定义):“存在一个实数 aaa,对于任意给定的 ϵ>0\epsilon>0ϵ>0,存在正整数 NNN,使得当 n>Nn>Nn>N 时,成立 ∣xn−a∣<ϵ|x_n-a|<\epsilon∣xn​−a∣<ϵ”。

  • ϵ−N\epsilon-Nϵ−N 符号表述:

∃a∈R,∀ϵ>0,∃N∈N+,∀n>N:∣xn−a∣<ϵ.\exists ~ a\in \mathbb{R},\forall ~ \epsilon >0,\exists ~ N \in \mathbb{N}^{+},\forall ~ n>N:|x_n-a|<\epsilon. ∃ a∈R,∀ ϵ>0,∃ N∈N+,∀ n>N:∣xn​−a∣<ϵ.

命题 4:数列 {xn}\{x_n\}{xn​} 发散。

  • 语言描述:命题 3 的否定形式。根据量词取反的 对偶法则 ,有 “存在 ϵ0>0\epsilon_0>0ϵ0​>0 ,使得对于任意的正整数 NNN,存在 n>Nn>Nn>N,成立 ∣xn−a∣>ϵ0|x_n-a|>\epsilon_0∣xn​−a∣>ϵ0​”。

  • ϵ−N\epsilon-Nϵ−N 符号表述:

∀a∈R,∃ϵ0>0,∀N∈N+,∃n>N:∣xn−a∣≥ϵ0.\forall ~ a \in \mathbb{R},\exists ~ \epsilon_0>0,\forall ~ N \in \mathbb{N}^{+},\exists ~ n>N:|x_n-a|\ge \epsilon_0. ∀ a∈R,∃ ϵ0​>0,∀ N∈N+,∃ n>N:∣xn​−a∣≥ϵ0​.

参考文献

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