如何證明這一極限?

時間 2021-12-21 05:37:37

1樓:拓跋景帆

我們看一下 時它是什麼東西: ,著名的Grandi's series。雖然它是發散的,但我們知道在很多意義下它收斂到 。

特別地,如果把它寫成 ,並重組括號變成 ,級數就收斂到 。

受如上事實啟發,我們考慮定義 ,則 。如果我們能證明 在 上一致收斂於 ,由一致收斂保持函式連續性就(基本上)完成了證明。因此,我們考察餘項,有

由於 0" eeimg="1"/>,第二行的式子把括號全部去掉也是收斂級數,因此我們把括號去掉並按四項重組:

現在的問題顯然變成了估計括號中的每一項。記 ,連用兩次中值定理有

於是即餘項在 上一致趨於0,因此 在 上一致收斂於 。我們知道在 上一致收斂的連續函式列必定在 上一致收斂(證明見下),因此 在 上一致收斂於的連續延拓 。因此所求極限為 。

注:設 是拓撲空間, , ,函式列在 上連續,在 上是一致的Cauchy列,則在 上也是一致的Cauchy列(進一步,若 是完備度量空間,則 在 上一致收斂)。

證明:任給 0" eeimg="1"/>,存在 ,當 時 。注意 是連續函式,因此 是 中的(相對)閉集,且包含 ,故 ,即當 時 。

由值域為完備度量空間中一致收斂的Cauchy判別準則,在 上一致收斂。

(注意取子列趨於 中點的做法是無效的,因為在 中點不一定第一可數,即不一定有可數鄰域基。)

2樓:予一人

首先,依 判別法,對 0" eeimg="1"/>收斂,而這無非是說 對 收斂,於是作為其子列, 也收斂,且收斂於同樣的和。

依 中值定理,存在 使得

其中,0)." eeimg="1"/>進而就有命 即得

這時,我們很清楚

所以命 依夾逼定理,即得

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