01 Sequences

序列:排成一列的数字。比如数列

定义 1:一个序列 \(a_n\) 有极限 \(L\),写为:

\[ \lim_{n\to\infty}a_n=L\quad\mathrm{or}\quad a_n\to L \mathrm\quad{as} \quad n\to\infty \]

如果我们可以通过取足够大的 \(n\) 使项 \(a_n\) ​ 与 \(L\) 尽可能接近,那么如果 \(\lim_{n\to\infty}a_n\) 存在,则序列收敛,否则发散。

定义 2,更精确,一个序列 \(a_n\) 有极限 L 我们写作:

\[ \lim_{n\to\infty} a_n=L\quad\mathrm{or}\quad a_n\to L \quad\mathrm{as} \quad n\to\infty \]

如果对于每一个 \(\varepsilon>0\) 都存在一个整数 N,有:

\[ \text{if}\quad n>N\quad\text{then}\quad\left|a_n-L\right|<\varepsilon \]

无论选择的这个 \((L-\varepsilon,L+\varepsilon)\) 区间多么小,总有一个 \(N\),使得从 \(a_n+1\) 开始的序列的所有项都必须位于该区间内。

\(a_n\) 始终躺在两条绿色水平线的中间

定理 3:当 \(N\) 是一个整数时,\(\lim_{x\to\infty}f(x)=L\mathrm{~and~}f(n)=a_n\),则 \(\lim_{n\to\infty}a_n=L\)

from 3.4.4 定理 4:如果 \(r>0\) 是一个有理数,则

\[ \lim_{x\to\infty}\frac1{x^r}=0 \]

如果 \(r>0\) 是一个有理数使得对于所有 \(x\)\(x^r\) 都有定义,则

\[ \lim_{x\to-\infty}\frac1{x^r}=0 \]

第 4 回到序列

\[ \lim_{n\to\infty}\frac{1}{n^r}=0\quad\text{if} r>0 \]

定义 5:\(\lim_{n\to\infty}a_{n}=\infty\) 一位置对于每一个正数 M,都存在一个整数 N 使得

\[ \text{if}\quad n>N\quad\text{then}\quad a_n>M \]

序列的极限定律

\[\lim_{n\to\infty}\:(a_n\:+\:b_n)=\lim_{n\to\infty}\:a_n\:+\:\lim_{n\to\infty}\:b_n \]
\[ \lim_{n\to\infty}\:(a_n-b_n)=\lim_{n\to\infty}\:a_n-\lim_{n\to\infty}\:b_n \]
\[ \lim\limits_{n\to\infty}ca_n=c\lim\limits_{n\to\infty}a_n\quad\lim\limits_{n\to\infty}c=c \]
\[ \lim_{n\to\infty}\left(a_{n}b_{n}\right)=\lim_{n\to\infty}a_{n}\cdot\lim_{n\to\infty}b_{n} \]
\[ \lim_{n\to\infty}\frac{a_n}{b_n}=\frac{\lim_{n\to\infty}a_n}{\lim_{n\to\infty}b_n}\quad\text{if}\lim_{n\to\infty}b_n\neq0 \]
\[ \lim\limits_{n\to\infty}a_n^p=\begin{bmatrix}\lim\limits_{n\to\infty}a_n\end{bmatrix}^p\quad\text{if } p>0\text{ and } a_n>0 \]

三明治定理: \(\mathrm{If~}a_n\leqslant b_n\leqslant c_n\mathrm{~for~}n\geqslant n_0\mathrm{~and}\lim_{n\to\infty}a_n=\lim_{n\to\infty}c_n=L,\mathrm{then}\lim_{n\to\infty}b_n=L\)

定理 6

定理 6 的题型

定理 7 如果将连续函数应用于收敛序列的项,则结果也是收敛的。 如果一个序列收敛到 L,且 f 是在 L 处连续的函数,那么应用 f 得到的新序列也收敛,并且它的极限等于 f(L)。

定理 7 的应用

令 b=r

总结以上

定义 10 单调性

定义 11 上确界和下确界

第 12 单调序列定理每个有界的单调序列都是收敛的