如何證明乙個有界且發散的數列必有兩個子列收斂於不同的數?

時間 2021-05-30 00:12:07

1樓:

1、有界無窮數列必有收斂子列,設收斂子列 收斂至A.

2、因為整個數列 發散,所以A不是 的極限。根據極限定義,存在 0" eeimg="1"/>, 使得 裡有無窮多個數在區間 之外。

這無窮多個數構成的子列依然是有界的,所以也存在收斂子列,此收斂子列的極限不在區間 內,自然不等於A。

所以我們找到了兩個收斂至不同數的子列。

2樓:心平氣和

我們只需要證明,如果乙個數列收斂於實數,或者發散到正負無窮的充分必要條件是它的所有子數列都收斂於原數列的極限即可。上面的命題顯然等價於:

存在當且僅當乙個極限存在的序列a_n的所有子列極限的集合只有乙個元素。

讓S為數列a_n的所有子列的極限的集合,我們只需要證明

我們首先考慮a_n的乙個收斂於a的子數列,將其稱作則所以

因為對於所有的a,上述不等式都成立,所以我們有

根據假設,a_n收斂於某個實數或者發散到正負無窮,所以

這裡用到了定理:如果s_n是乙個序列,那麼他存在極限為liminf s_n和極限為limsup s_n的子列

所以所以,顯然可以得出

反過來,由上面提到的定理可得,同樣顯然成立

所以,如果乙個數列有界且發散,則其極限不存在,所以S中的元素個數必需要大於等於兩個,這也證明了原命題

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