如何證明收斂數列的任意子數列也收斂,且極限相同?

時間 2021-05-06 05:12:40

1樓:Houdini.Z

我把 @張樂陶 的回答總結一下,你可以將原數列理解為乙個收斂於a的無限長數列,然後子數列是在原數列基礎上按一定規則取另乙個無限長數列,無論規則如何,只要是無限長的那麼它的極限必然與原數列相等。

希望這麼說能幫助你理解。

2樓:原子筆

把數列看成曲線的取樣,能收斂就保證了取樣點序列中不會有違反極限定義的子集。

現在子數列的取樣點顯然是原數列的子集,當然就依然能保證取樣點序列中不會有違反極限定義的子集咯。

公升維打擊,療效顯著。

3樓:[已重置]

子串行的「腳標列」實際上是證明子串行各種性質的關鍵。然而,很多教科書對它的處理,是相當粗糙的(如你問題描述的圖中所示,就很是典型的一種反面教材)。

其實這就是一層窗戶紙,捅破了之後一切都會了,不捅破就總有種說不清弄不明要靠「摸索」的感覺。

本質上,子串行的「腳標」也是乙個序列;而任何乙個子串行的腳標,都對應著定義在自然數上的某個單調嚴格遞增的函式 (即滿足性質: f\left(n\right)" eeimg="1"/>);換言之,如果原序列是 ,那麼子串行就是 ,其中 單調嚴格遞增。

而自然數的單調嚴格遞增函式 本身就有幾個不平凡的性質,可以直接用來證明關於子串行的各種性質:

;一定是單射;

。這幾條性質證明起來都是「顯然」、「平凡」,數學歸納法可秒(說實話,數學歸納法的入門級練習題比這還要難一些呢)。

但這幾條性質卻很好用。就拿你的問題來說吧,證明的唯一難點就是在子串行裡具體地找出能滿足序列極限之 定義的那些腳標——如果採用你教材的那個粗糙定義,總給人一種話沒說清楚的感覺;但如果採用單調嚴增函式的定義,性質3其實直接給了答案。

4樓:LLAA

直觀上講,數列收斂是一種「趨勢」,就像天下大勢,浩浩蕩蕩,順之者昌,逆之者亡。。。而子數列是被「裹挾」著向極限靠近。

首先讓我們複習一下數列極限的定義:

來自某度百科

可以看出,要說乙個數列的極限存在,我們需要確定的量有兩個:1.極限a,2.通常與epsilon有關的乙個正整數N。

設有乙個收斂的數列{a_n}以及它的乙個子數列{a_(b_n)},於是首先我們知道有對於任意的n總有b_n>=n。

回憶一下上面的定義,我們需要證的是:對於任意給定的ε>0,存在正整數N滿足當n>N時總有|a_(b_n)-a|<ε。

因為{a_n}就是收斂的,所以說存在乙個正整數N'滿足對於上面那個給定的ε來說,只要n>N',總有|a_n-a|<ε。

而對於任意乙個大於N'的n來說,它所對應的b_n自然也大於N',所以|a_(b_n)-a|<ε成立。

於是,對於給定的ε,只要取N=N'({a_n}收斂保證了N'存在),那麼便有對於任意n>N總有|a_(b_n)-a|<ε。也就是說數列{a_(b_n)}收斂於a。

事實上,這是個比較簡單的定理。寫了這麼多是把所有的事情都揉碎了講的結果。之所以題主不能理解教科書上的證明,大概是因為尚未完全理解極限的概念。

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