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【菲赫金哥尔茨微积分学教程精读笔记Ep34】从数列开始说起……

2019-05-14 23:37 作者:躺坑老碧的学习瞎记  | 我要投稿

今天正式进入“极限论”的内容,这部分内容是一般《高等数学》或是《数学分析》中第一个会浓墨重彩花大功夫讲述的内容,这部分内容往往对应的习题计算技巧需要积累的就开始变多了。

实际上老碧觉得跟实数论那些绕来绕去的内容相比,“极限论”部分的理论感很低——虽然这部分内容学好了,之后微积分内容的理论部分的证明都会简单许多许多,所以我们这里除了介绍书上的内容之外,会补充一些老碧认为对之后有用的习题。

另外,其他书上实数论的阐述,老碧认为还是有一些内容需要进行补充的——

一方面,菲赫金哥尔茨这本书上“实数论”有一小部分的叙述,依然有更加精确缜密的叙述方法,比如张筑生老师在《数学分析新讲》里面对实数理论的叙述,不过那个理解起来其实比这本书还是要难一些;

另一方面,优质的数学分析、高等数学的课程网上不难找到。

老碧写这个系列的初衷——其实是为了重新检视自己认为复杂,所以之前没有耐心好好理解的内容;以及,一些因为用处不大,一般会一笔带过,课程里不会阐述太多的内容,进行一些详细地说明——所以,你可以把这个笔记看作一个辅助学习的类似于科普性的内容。

或者更简单的,是老碧学习笔记的一个汇总,老碧以后查阅起来会更加方便。


今天简单介绍一些数列极限的两个常用定义,虽然对刚上大学的同学会有一定的难度和适应期,但是我们之前一个多月知识储备,这个概念理解起来就很简单了!

23整序变量(数列)的极限

上面这就是广大教材上,大家早已熟悉的数列极限的第一定义,这个定义来自于将对于数列极限的自然语言向逻辑语言的翻译,没错,翻译!——许多时候,数学证明、做题、理解等等,都是在把一些已知的信息进行翻译或者阐释的过程。

比方说,题目中给了一个条件说0是一个数列的极限,那么,你就会反应过来,去回忆所有对应的性质,看看哪一条能用上就用哪一条,所以,又一次证明,记忆在理科学习中的重要作用。

自然语言描述数列极限可以简述为,“数列的变化趋势中,最终会无限接近的一个数字。”

无限接近的含义我们之前也聊过了,就是我们给出一个任意小的正数,数列中都存在一个数字,使得它与某个确定的数字的距离小于这个正数。

但是,对于数列这种具有确定方向——序的集合,那么,几何直观来说——我们以自然数为横轴,以数列每一项的数值为纵轴,画出一系列散点,会发现这些点最终会稳定在一条平行于横轴的线周围,渐渐有重合的趋势。

所以,如果a是数列{an}的极限,那么对于我们任意给出的小整数e,存在一个自然数N,在n>N,即N之后,所有的an与a的距离都比e小,即|an-a|<e。

书上也对这一点做出了阐释——


接着书上对数列极限作出了两点说明——

我们聊一下第二条说明——我们注意到,数列极限定义中的N是一个存在性的东西,如果N满足条件,那么很显然,任何比N大的自然数也满足条件,数列证明题,往往也就是找到N的题,也就是——解不等式的题,最终得到一个N>……的形式,我们做题的时候,随便找到一个N满足条件即可,所以不同的解题思路,解出来的N可能不同。


接着提了一种特殊的有极限的数列——常数列——

最后介绍了数列的几何意义——

由此得到了凝聚中心,也就是聚点的概念。

聚点定理其实也是“确界原理”的一个等价命题,不过数学分析前期存在感不太高罢了,到了点集拓扑学,就会发挥重大的作用。


然后书上引入了“无穷小量”的定义,然后给出了数列极限的第二个常用定义——

24无穷小量

无穷小量即是以0作为极限的数列,所以它依然是一个数列,也就是一个特殊且十分有用的变量罢了。

为了防止误解,书上给出了说明——

最后就是数列极限的第二,如果算上聚点的定义,也就是第三个定义——

如果一个数列能够转化为常数加一个无穷小的形式,那么这个数列有极限——偷偷告诉你,这个定义对后面数项级数的收敛证明很有用哦!


补充——我们来补充一下,数列极限的聚点的定义——

  1. 必需概念——邻域,在一维的线上,邻域可以看作一个有中心的线段,二维平面上,则是有中心的一小块面,三维到n维则是,有中心的一小块空间,但是为了方便,一般二维邻域取圆或正方形,高维取球或立方体;

  2. 聚点——我们把数列里每一项对应的所有点都画在数轴上,然后我们在某一点的任意小邻域内都发现存在数列某一项对应的点——按照邻域和绝对值的几何意义,我们已经得到了这个定义和数列第一定义的等价性。

我们明天不见不散,可能会有全新的安排哦!——当然也可能没有,一切随缘吧~

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