在上一节中,我们介绍了函数和序列的相似之处,收敛序列的性质和函数极限也有很多相似之处。 下面以函数极限的性质为例,讨论收敛序列和函数极限的性质。
(3)收敛序列的性质和函数极限
首先需要引入单边极限的概念:
在函数极限的定义中,自变量X趋近于某个常数,且 X可以从左边接近,当然也可以从右边接近。
我们来证明这个定理:
观察函数f(x)的图像,我们可以发现:
随着参数 X 接近 0 的左侧,函数的值接近负无穷大。
当自变量X趋近于0的右边时,函数的值趋近于正无穷大。
显然,当X趋近于0时函数的极限不唯一,那我们能不能认为函数的极限不唯一呢?
利用矛盾的方法:
定理2(函数极限的局部有界性)当x→a时,若f(x)=A,则有常数M>0且 δ>0,使得当0<|x-a|<δ时,有|f(x)|<=M
首先,x→a是一个局部概念,也就是说X是 位于a附近的一个偏心场中,
举个简单的例子,比如f(x)=x,显然当x趋近1时这个函数的极限值为1,所以函数在x点 = 1 在一个非常小的偏心区域有界,比如区间 (0.9999, 1)∪(1, 1.00001) 显然有界。
定理3(函数极限的局部数保证)当x→a时,若f(x)=A,且A>0(或A0, 使得当0<|x-a|0(或f(x)<0)
或以f(x)=x为例,x趋向于 1处的极限值大于0,显然x=1附近有一个字段如(1, 100001)内部函数的值大于0。
最后,与 函数极限的性质,我们可以得到收敛序列的一些相应的性质:
定理1(极限的唯一性)如果序列{Xn}收敛,那么它的极限是唯一的
定理2(收敛数列有界)若数列{Xn}收敛,则数列{Xn}必有界
定理3(收敛数列的保数性 ) 若数列{Xn}的极限值为A,且当A>0(或AN时,存在Xn>0(或Xn<0)
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