![柯西数列的定义是什么?](http://img.zhejianglong.com/230522/21515a4J-0.png)
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柯西收敛原理”是数学分析中的一个重要定理之一,这一原理的提出为研究数列极限和函数极限提供了新的思路和方法 。
在有了极限的定义之后,为了判断具体某一数列或函数是否有极限,人们必须不断地对极限存在的充分条件和必要条件进行探讨 。在经过了许多数学家的不断努力之后,终于由法国数学家柯西(Cauchy)获得了完善的结果 。下面我们将以定理的形式来叙述它,这个定理称为“柯西收敛原理” 。
定理叙述:
【柯西数列的定义是什么?】数列{xn}有极限的充要条件是:对任意给定的ε>0,有一正整数N,当m,n>N时,有|xn-xm|<ε成立
将柯西收敛原理推广到函数极限中则有:
函数f(x)在无穷远处有极限的充要条件是:对任意给定的ε>0,有Z属于实数,当x,y>Z时,有|f(x)-f(y)|<ε成立
此外柯西收敛原理还可推广到广义积分是否收敛,数项级数是否收敛的判别中,有较大的适用范围 。
证明举例:
证明:xn=1-1/2+1/3-1/4+......+ [(-1)^(n+1)]/n 有极限
证:对于任意的m,n属于正整数,m>n
|xn-xm|=| [(-1)^(n+2)]/(n+1)+......+[(-1)^(m+1)]/m |
当m-n为奇数时 |xn-xm|=| [(-1)^(n+2)]/(n+1)+......+[(-1)^(m+1)]/m |
<1/n(n+1)+1/(n+1)(n+2)+......+1/(m-1)m
=(1/n-1/m)→0
由柯西收敛原理得{xn}收敛
当m-n为偶数时 |xn-xm|=| [(-1)^(n+2)]/(n+1)+......+[(-1)^(m+1)]/m |
<1/n(n+1)+1/(n+1)(n+2)+......+1/(m-2)(m-1)-1/m
=(1/n-1/(m-1)-1/m)→0
由柯西收敛原理得{xn}收敛
综上{xn}收敛,即{xn}存在极限
在大于某个特定的项数n之后,任选两个项的绝对值总会小于一个数(该数值不确定,但恒大于零),则这个数列就是基本数列(收敛数列) 。“柯西准则”又称“柯西收敛原理”,是一个数列极限存在的充要条件 。
条件:对于任意小数ε>0,存在自然数N,当n>N且n'>N时,有|xn-xn'|<ε;
结论:数列{xn}有极限x,即对于任意小数ε'>0,存在自然数N',当n>N'时,有|xn-x|<ε' 。
柯西极限存在准则应用
柯西极限存在准则是用来判断某个式子是否收敛的充要条件(不限于数列),主要应用在以下方面:
(1)数列 。
(2)数项级数 。
(3)函数 。
(4)反常积分 。
(5)函数列和函数项级数 。
1.对于在某度量空间内的柯西序列,它的极限不一定在相同的度量空间内 。如有理柯西序列可导出无理极限 。(事实上,一种实数构造就是用这种方法)
2.任何收敛列必然是柯西列,任何柯西列必然是有界序列 。
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