柯西收斂準則和數列極限的區別,感覺很難搞清楚,還望高手指教,謝謝!?


兩者的區別用一個「夾板」就可以說清楚。

1 數列極限

{ x_ n} 為一數列,如果存在常數 a ,對於任意給定的正數 epsilon (不論它多麼小),總存在正整數 N ,使得當 n > N 時,不等式 |x_ n - a| < epsilon 都成立,那麼就稱常數 a 是數列{ x_ n} 的極限,或者稱數列 { x_ n} 收斂於 a ,記為 displaystyle lim _{n	o infty }=a ,或 x_ n	o a(n	o infty )

《高等數學》同濟版

我把數列 { x_ n} 畫出來:

假設 a 為數列極限,過 a 作一根平行於橫軸的直線,以 epsilon 為距離,上下各作一根平行於橫軸的線:

2 柯西收斂準則

數列 { x_ n} 收斂的充分必要條件是:對於任意給定的正數 epsilon ,存在正整數 N ,使得當m>Nn>N 時,有 |x_ n-x_ m| < epsilon

《高等數學》同濟版

柯西收斂準則和數列極限最大的不同是,不需要知道極限值是多少,這樣判別收斂的實用性更強。

選擇數列中的某一項,比如說 x_ N ,過 x_ N 作一根平行於橫軸的直線,以 epsilon 為距離,上面各作一根平行於橫軸的線:

3 總結

柯西收斂準則,是判斷收斂的重要條件,所以我們也稱收斂數列為柯西數列。


我覺得一個柯西數列不一定收斂,但是收斂數列一定是柯西數列。因為他可能收斂不到他所在度量空間里的點。如果柯西列所在的空間是緊的,那此柯西列就是收斂的。然後我們把柯西列收斂的的空間稱為完備的complete。然後在歐式空間里Rn里,柯西數列也是一定收斂點的。


在歐氏空間中兩者是等價的,我感覺題主的問題在於這兩者形式上相似,實際上有什麼區別。
儘管形式上很像,但數列極限的定義中,必須找到這個極限才能判定。因此用定義判斷收斂後,也就知道了極限的具體值。而柯西準則中,只需要驗證數列中已有的各種xn和xm之間的關係,不必找出具體的極限值。
柯西收斂準則的一個好處在於,很多極限的值都很難顯式表達出來,而我們很多時候只需要判斷一個極限是否收斂,不用知道具體收斂到哪個數。


後驗地說,因為我們對實數就是這樣構造的,所以是這樣。實數可以看成有理數空間做度量空間完備化,而後者的意思就是要讓柯西列能收斂(在完備化之後的空間里)。


把等價的雙向證明 看一遍 如果能不看書自己寫出來肯定就懂了


上圖上圖,我來說明一下柯西準則是怎麼來的


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