数学分析知识点总结第二章

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第二章

1数列极限的概念

定义(1);设{n a }为数列,a 为定数。若对任给的的正数,

总存在正整数n.使得当n N 时,有|a n -a|<ℑ,则称数列{a n }的极限,记作lim x →∞

a n =a.(∀ ℑ>0.∃N,当n ≥N 时,有|a n -a|<ℑ成立,则lim n x a a →∞

=)。 注意:1:ℑ为任意正数,ℑ可以随意小,但一经给出,就被确定下来,有时还用2/2,s ℑℑ+表示。2:N 的依赖性但不唯一性,N 是依赖于ℑ,但不由ℑ唯一确定。比如n>N 时,N=100,自然N=|0|也成立,所以,N 不是唯一确定的。

1. 定义(1);0.a;){a }n ℑℑ任给若在(之外数列中的项至多有有限个。则称数列{a }n 收敛于a 。定义1的否定:存在00ℑ,若在N a;){a }{a } a.n ℑ(之外的数列中的项有无穷多个,则称数列不收敛于,而不能说明N {}a 无极限。

注意:定义1 通常用来说明数列无极限,而定义1 的否定只说明{a }a {a }n n 不收敛于,而不能说明无极限。

定义(2):若lima 0,{a }n n x →∞

=则称为无穷小数列。 定理2.1;数列{a n }收敛于a 的充要条件是:

{}n a a -为无穷小数列。定义{a }0N n N a |n n ∀M M 满足:对,总存在正整数,始得当时,有|成立 则称数列{a }lima n n x →∞

=∞发散与无穷大,记坐。 注意:无穷大数列只是无极限的一种。随记坐n lim ,{a }n x a →∞=∞但仍为发散数列,无极限给定数列,得到数列{b }n 。则数列{}n a 与

{b n }同时收敛或发散,且在收敛时两者的极限相同。

2收敛的性质

定理2.2:唯一性,若数列n {}a 收敛,则他只有一个极限。 定理2.3:有界性,若数列n {}a 收敛,则{a n }为有界数列,则存

在正数M ,使得对一切正整数n 有|n a |M ≤

收敛数列一定有界,而有界数列不一定收敛。

定理2.4:若lim=a 0(a 0),a '(0,)x a →∞

><∀∈∈或则对(或a"(a,0)),都存在N ,使得(保号性)当n >N 时,有'(a ')n n a a a ><或成立。 摧论:设lim ,lim ,n n x x a a b b a b →∞→∞

==<,则存在N ,使得当n>N 时有a n n b <。

证明:a ()/2,()/2a b a b b a b <∴<+>+有

由定理2.4,保号性知:,n a ()/2n N N a b ∃><+当时,有

22,n>N b ()/2n N a b ∃>+当时,有 1,2N=max{}n N N N >取当时,a n N b < 定理2.5(保不等式性),设{a }{b }n n 与均为收敛性,若存在正数

0N ,使得当n>N 0时有,.lima lim n n n n x x a b b →∞→∞

≤≤则 证明

设lim ,lim n n x x a a b b →∞→∞

== 10,,n>N |a |.a 22

n n N a a a ℑℑ∴∀ℑ>∃--<<+当时,有即有

22|b |,b 222n n N b b b ℑℑℑ∃-<

-<<+当n>N 时,有即有 取N=max 0,12{,},n a 22n n N N N N a b b ℑℑ>-<≤<+当时,

lima lim n x x a b a b b →∞→∞

∴<+ℑ∴≤≤即 定理 2.6(迫敛性)设收敛数列

{0},{}a {c }N n n n a b 都已为极限,数列满足;存在数,当n>0N 时有

,a {c }limc n n n n n x c b a →∞

≤≤=则数列收敛,且 {}{}{}{1,12,2012lim lim .

0,.

0,.

=max ,,,,

,.

lim .2.7n n n n n n n n n n n n n n n n

n n a b a N a a a a a N n N b a a b a N N N N n N c b a a c a c a c a a b a εεεεεεεεεεεεε→∞→∞→∞

==∀>∃-<-<<+∀>∃>-<-<<+>≤≤<+∴-<<+-<∴=+证明:设则有当n>N 时,有成立,即

当时,有成立,即

取当时,有a-

.1,2,,

2.8n n n n n n n n n n n k k n n nk n nk k k n n n n b a b a b a b b b a n n n a a a a a k n a a a a a a a →∞-⎧⎫⎪≠≠⎨⎬⎪⎭

⎩<<<<≤也都是收敛数列。

假设及则有为收敛数列。定义:设为数列,为正整数集,

且n 则数列称为数列的一个子列,记作注意:、、也为的子列。定理:数列的充要条件是:的任何子列都收敛。

}{2.91lim 1.2.102.110,,.n n n n m e n a N n m N a a εε→∞⎛⎫+= ⎪⎝⎭>>-<第三节:数列极限存在的条件

定理:单调有界定理:单调有界数列一定有极限。

证明过程见课本37页。

结论:定理:致密性定理:任何有界数列都有收敛的子列。

定理:柯西收敛准则:数列收敛的充要条件是:

对任给的存在正整数,使得当时,

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