很水的數(shù)學(xué)分析020:柯西收斂原理和實(shí)數(shù)完備性定理總結(jié)

1.不是Cauchy列的經(jīng)典說法:?ε>0,?N∈IN*,?n>N,|a(n+1)-an|<ε,舉an=√n的反例。(f(x)=√x是一致連續(xù)但不Lipschitz連續(xù)的例子。沒啥關(guān)系,只為放一塊記憶)
史濟(jì)懷老師書上的習(xí)題給的是|a(n+p)-an|≤p/n對一切n,p∈IN*成立,道理相同,可以舉調(diào)和級數(shù)的例子。
2.證明Cauchy收斂原理。
①先證有界
②選出收斂子列趨于a,證明a是整個數(shù)列的極限。
或者:根據(jù)Cauchy列條件,?ε>0,可取出aN,aN-ε<an<aN+ε。左邊等號取下極限,右邊等號取上極限。
3.用Cauchy收斂原理證明確界原理。
設(shè)非空有上界的集合S,構(gòu)造一個Cauchy列,使得它的極限就是S的上確界。
反復(fù)用到“?n,存在唯一的kn,使得kn/n是S上界,而(kn-1)/n不是S上界”。kn/n就是那個Cauchy列,設(shè)為λn,收斂于λ。?n,λn是S上界,保證了λ是上界。再根據(jù)(ⅰ)λn-1/n不是上界;(ⅱ)Aichimedes性質(zhì)1/n<δ/2;(ⅲ)數(shù)列收斂性質(zhì),λn>λ-δ/2。從而λ是上確界。
4.總結(jié)一下刻畫實(shí)數(shù)完備性的7個命題。
先記錄下目前理解,等學(xué)完拓?fù)湎嚓P(guān)部分再更新理解。
我覺得①Dedekind定理、②確界原理、③Heine—Borel定理、④單調(diào)收斂原理都是從單側(cè)趨近的角度刻畫實(shí)數(shù)完備性的。(①④強(qiáng)調(diào)趨近一個點(diǎn),②③分別趨近于兩個端點(diǎn)。④的趨近過程不用人為找順序,直接按自然數(shù)后繼映射方向就是趨近方向;其他的本來沒有順序,但可以人為找順序使其趨近目標(biāo))
⑤閉區(qū)間套定理從極限兩側(cè)分別單調(diào)趨近。
⑥Bolzano—Weierstrass定理從“聚集”角度刻畫實(shí)數(shù)完備性。有界數(shù)列不可能“不聚集”,只可能在有限個點(diǎn)、可數(shù)個點(diǎn)聚集,或者“處處聚集”,或者“幾乎處處聚集”。
①②③④是一類特殊的收斂方式(單側(cè)不越界),⑤是可以從兩側(cè)分別趨近同一個點(diǎn),但不存在“交錯”,⑦Cauchy收斂原理中數(shù)列可以“交錯”,⑥中數(shù)列不一定有極限。