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上限和下限

鎖定
依據緻密性定理,有界數列必有收斂子列,收斂子列的極限中的最大者與最小者特別重要,這就是數列的上、下極限的概念
中文名
上極限和下極限
外文名
limit superior and limit inferior
學    科
數學
領域範圍
數學分析
屬    性
緻密性定理和上、下極限

上限和下限定義和例子

有界數列
,令
遞增,
遞減,且
。記
分別稱為數列
下極限上極限 [1]  ,記作

上限和下限

如果數列
無上界,則記
;如果數列
無下界,則記
。這樣對任何數列取上極限和下極限都是有意義的。

上限和下限例1

上限和下限上、下極限的性質

上限和下限定理1

對任何有界數列

上限和下限定理2

的充要條件是

上限和下限定理3

為有界數列
(1)
上極限的充要條件是:任給
(i)存在
,使得當
時有
(ii)存在子列
(2)
下極限的充要條件是:任給
(i)存在
,使得當
時有
(ii)存在子列

上限和下限定理4

為有界數列,
(1)
上極限的充要條件是:對任何
中大於
的項至多有限個;對任何
中大於
的項有無限多個。
(1)
下極限的充要條件是:對任何
中小於
的項至多有限個;對任何
中小於
的項有無限多個。

上限和下限定理5(上、下極限的保不等式性)

設有界數列
滿足:存在
,當
時有
,則
特別地,若
為常數,又存在
,當
時有
,則

上限和下限定理6

為有界數列,
(1)
上極限的充要條件是
(2)
下極限的充要條件是

上限和下限例2

為有界數列,證明 [2] 
由定理3,對任給的
,存在
,當
時有
再利用上極限的保不等式性(定理5)得
故由
的任意性得
,即可證明結論成立。
參考資料
  • 1.    丁宣浩,陳義安.數學分析(下冊).北京:高等教育出版社,2015.2:163-165
  • 2.    華東師範大學數學系.數學分析(第四版 上冊).北京:高等教育出版社,2010.7:172-174