Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
GLAVA_1.DOC
Скачиваний:
64
Добавлен:
10.11.2019
Размер:
2.12 Mб
Скачать

5.3. Бесконечно малые последовательности и их свойства

Определение 1. Последовательность {yn}, имеющая своим пределом нуль, называется бесконечно малой последовательностью или просто бесконечно малой.

Если в определении предела последовательности положить  , то неравенство (1.8) примет вид |yn – 0| = |yn| (для n > n).

Таким образом, данное выше определение бесконечно малой последовательности можно сформулировать и без упоминания термина предел.

Определение 2. Последовательность {yn} называется бесконечно малой, если ее значения yn по абсолютной величине становятся и остаются меньшими сколь угодно наперед заданного числа , начиная с некоторого номера n , зависящего от : |yn| , лишь только n > n .

В дальнейших теоремах нам придется рассматривать одновременно две (или больше) последовательности, сочетая их между собой знаками арифметических действий. При этом знаки относятся к соответствующим значениям последовательностей. Говоря, например, о сумме двух последовательностей {xn} и yn}, которые принимают соответствующие значения x1, x2, x3,...,xn, и y1, y2, y3,...,yn будем иметь в виду последовательность {xn + yn}, принимающую последовательность значений x1 + y1,…, xn + yn , …

Теорема 1Сумма (разность) конечного числа бесконечно малых последовательностей есть также последовательность бесконечно малая.

Доказательство теоремы опускаем.

Теорема 2Последовательность {xn  n}, представляющая собой произведение ограниченной последовательности {xn} на бесконечно малую последовательность {n}, есть последовательность бесконечно малая.

Доказательство. Пусть для всех значений n |xn| < , где  . Если задано произвольное число   , то по числу для бесконечно малой {n} найдется такой номер n , что для n > n будет n  . Тогда для тех же значений n очевидно, xn  n xn  n     =  . Отсюда и следует, что последовательность {xn  n} есть бесконечно малая.

Следствие. Произведение бесконечно малой последовательности на последовательность, имеющую конечный предел, есть последовательность бесконечно малая.

Действительно, так как последовательность имеет конечный предел, то она ограничена и тем самым выполнены условия теоремы.

Теорема 3. Для того чтобы последовательность {yn} имела своим пределом постоянное число , необходимо и достаточно, чтобы существовала такая бесконечно малая последовательность {xn}, что

yn = + xn . (1.9)

Доказательство. Необходимость. Пусть последовательность {yn} имеет предел . Это означает, что для любого   существует такое n , что  n > n выполняется неравенство |yn | < .

Обозначим yn –  = xn. Тогда  n > n |xn| < , т.е. lim xn = 0. Следовательно, последовательность {xn} бесконечно малая. Таким образом, lim y , где {xn} бесконечно малая последовательность.

Достаточность. Пусть последовательность {yn} представлена в виде (1.9), где lim xn = 0. Это означает, что n , что  n > n выполняется неравенство |xn| < . Из равенства (1.9) xn = yn – . Тогда  n > n справедливо неравенство |yn | < , откуда по определению lim yn = . Таким образом, y= xn lim yn = .

Теперь окончательно заключаем: lim yn = yn = + xn.

Условие (1.9) можно прочитать так: любой член сходящейся последовательности равен сумме предела последовательности и соответствующего члена бесконечно малой последовательности.

Замечание. Если для бесконечно малой последовательности {xn} использовать второе из приведенных выше определений без упоминания термина "предел", то теорема 3 позволяет дать для понятия "предел" другое определение (равносильное старому).

Определение 3. Постоянное число называется пределом последовательности {yn}, если существует такая бесконечно малая последовательность {xn}, что yn = + xn.

Примеры. 1. Рассмотрим последовательности, общие члены которых заданы формулами: , где k – любое положительное число, т.е. .

Все три последовательности представляют собой бесконечно малые, т.е. имеют пределом нуль. Действительно, для них , лишь только . Таким образом, в качестве n можно взять, например, наибольшее целое число, содержащееся в , т.е. E .

Отметим, что значения первой последовательности все время больше своего предела 0, второй все время меньше его, третьей же – попеременно становятся то больше, то меньше его.

2. Важный пример бесконечно малой дает последовательность {yn} = {qn}, где |q| < 1. Для доказательства того, что yn  , рассмотрим неравенство |yn| = |q|<  ; оно равносильно таким: n lg |q| < lg  или .

Знак неравенства изменен на обратный, так как lg |q| < 0. Таким образом, если положить (считая < 1) n , то упомянутое неравенство выполняется и, следовательно, yn  .

Замечание. Тот факт, что последовательность {yn} бесконечно малая, не означает (еcли она не нуль), что в отдельности взятое значение yn этой последовательности может квалифицироваться как «малое» число. Например, бесконечно малая последовательность {yn} с общим членом при п = 1 имеет значение y1 = 100, которое, естественно, не может рассматриваться как «малое» число, близкое к точке «ноль» на числовой оси.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]