很水的數(shù)學(xué)分析018:數(shù)列的上極限和下極限

鑒于上次此節(jié)評(píng)論被吞,故寫(xiě)在“我的筆記”上
#復(fù)習(xí)(數(shù)列的上極限和下極限)
1.數(shù)列上/下極限第一定義的合理性。Bolzano-Weierstrass定理確保E非空(+∞,-∞算極限點(diǎn)),確界原理確保非空集合一定有上/下確界。
2.上節(jié)課已說(shuō)明,無(wú)上界的數(shù)列的不一定趨于+∞,但上極限一定是+∞
3.命題3.16
①意思:第一節(jié)課(dedekind分割)就說(shuō)明了,一般的集合不一定有最大/小值(即使有界),但極限點(diǎn)組成的集合E一定包含最大/小值(上/下極限)
②證明(以上極限為例)(雖然沒(méi)有“開(kāi)區(qū)間套”的說(shuō)法,但我將此證法命名為開(kāi)區(qū)間套方便記憶)
先設(shè)a是上極限(即E的上確界),則存在a的鄰域開(kāi)區(qū)間包含極限點(diǎn)(上確界性質(zhì)的應(yīng)用),然后用開(kāi)區(qū)間性質(zhì)(某點(diǎn)在開(kāi)區(qū)間內(nèi),則它必有一個(gè)鄰域也在開(kāi)區(qū)間內(nèi)),之后再利用極限點(diǎn)的性質(zhì)(極限點(diǎn)的任一去心鄰域內(nèi)都有無(wú)窮多項(xiàng)),也就是說(shuō)此開(kāi)區(qū)間內(nèi)有無(wú)窮多項(xiàng),從中取出一項(xiàng)。重復(fù)操作(因?yàn)槭菬o(wú)窮多項(xiàng),所以可取出an的子列)
4.證明數(shù)列有極限只需下極限≥上極限
5.上/下極限的第二定義。【重頭戲】
(同樣的思路在正項(xiàng)級(jí)數(shù)判斷斂散時(shí)屢次用到,比較判別法(包括Cauchy根值判別法)、比值判別法(以D'Alembert判別法為代表))
極限點(diǎn)L是上極限的【必要條件】是L+ε(?ε>0)右側(cè)只有有限項(xiàng)。(“L右側(cè)只有有限項(xiàng)”結(jié)論過(guò)強(qiáng),非必要條件)
6.上下極限的保序性