数列极限定义

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数列极限定义如下:

数列极限定义是:是数列极限的ε-N定义。

设{an}为数列,a为定数. 若对任给的正数ε,总存在正整数N,使n>N(或n≥N)时,有|an -a|<ε(或|an-a|≤ε),则称数列{an}收敛于a,定数a称为数列{an}的极限,记作lim(n->∞)an=a, 或an->a(n->∞),读作“当n趋于无穷大时,an的极限等于a或an趋于a”. (若 {an}没有极限,则称{an}不收敛,或为发散数列)。

设数列{an}={1,1,1,……},即数列的所有项都是1. 直观地,很容易看出,这个数列的极限等于1。 对任意项an,任给正数ε,都有|an-1|=0<ε。也就是说,最极端的例子,数列的所有项减去1的差的绝对值,都小于任给的正数ε,那么这个数列就以1为极限。

设数列{an}={1,2,1,1,1,……},即,除了第二项,数列的其它项都等于1。也是非常直观地可以看出,这个数列的极限等于1。但这时就不是对任意项an,都有|an-1|=0<ε了。而是存在正整数N=2,使得n>N(如果取N=3,则使n≥N)时,就有|an-1|=0<ε了。因为|a2-1|=1,不能保证小于任给的正数ε。

就算数列{an}={1亿,2,1,1,1,……},或者{1,1,1,3,1,1,1,……},{1,9,……,2,1,1,1,……},它们的极限也都等于1。第一个数列实质没有任何改变,只要取N=2,就与前面的推导过程同理;第二个数列则只要取N=4就可以了;最后一个数列,虽然2前面有很多项,但终究是有限个的,假设包括2在内有100亿个项,那么就取N=100亿,而后面的项都是1,因此仍满足极限等于1的定义。

现在再把第一个例子改写成数列{an}={a,a,a,……},它的极限就是a。然后再把数列改成{a,a+1,a,a,a,……}或{100a,a+2,a,a,a,……}或{2a,3a,a,a+1,a,a,a,……}或{a+1,……,a+8,a,a,a,……}. 它们的极限也都等于a,其推导过程,和前面仍是一模一样的。

定义证明:

显然,根据定义,我们先要任给一个正数ε,并且确定一个N,使得当n>N时,就有|1/n-0|<ε. 那么0就是{1/n}的极限。从上面的那些简单例子,您应该能得到一个启发,解决这个问题的关键,就是找到N的位置。

然而现在并没有非常具体的数列,那该怎么办呢?事实上,|1/n-0|=1/n. 要使1/n<ε,只要我们能够构造一个关于N的函数f(N),使得1/n<f(N)≤ε,就可以解决了。

接下来就是考查观察和思考能力的时候了。因为n>N,所以1/n<1/N。因此,只要构造f(N)=1/N≤ε,即N≥1/ε,就能反推出最后的结论。组织问题和解题过程如下:

证明:lim(n->∞)(1/n)=0。

证:任给正数ε,要使|1/n-0|=1/n<ε=1/(1/ε).(或1/n≤ε,但通常只取<ε)。

只要取N≥1/ε,就有,当n>N时,|1/n-0|<ε。得证!

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