1、数列极限的严格定义
定义 设有数列与常数,若对于任意给定的正数(不论它多么小),总存在正整数,使得对于时的一切,不等式
都成立,则称是数列的极限,或称数列收敛于,记为
或
如果一个数列没有极限,就称该数列是发散的。
注1:定义中“对任意给定的正数”实际上表达了无限趋近于的意思。此外,定义中的正整数与任意给定的正数有关。
注2:按定义知,数列的极限与该数列的前有限项的取值无关。
2、数列极限的几何解释
的几何解释:将常数及数列表示在数轴上,并在数轴上作领域(图1)。
图1 【动画】
注意到不等式等价于
,
所以数列的极限为在几何上即表示:当时,所有的点都落在开区间内。而落在这个区间之外的点至多只有个。
注3:数列极限的定义并未给出求极限的方法,只给出了论证数列的极限为的方法,常称为论证法,其论证步骤为:
(1) 对于任意给定的正数;
(2) 由不等式开始分析倒推,推出,其目的是具体找到一个满足定义的,这样,在分析倒推过程中,我们就可以利用常用不等式及其性质,通过缩放不等式来化简推出。
(3) 此时只需取,就可保证当时,恒有
。
最后,再语言顺述结论,完成证明。