证明如下:
定义:设数列 {an} 中的元素均为实数。如果对任意给定的正数 ε,总存在正整数 N,使得当 n>N 时,有 ∣an−L∣<ε,则称数列 {an} 在 L 处收敛,并称 L 是数列 {an} 的极限。
证明:
步骤 1:假设数列 {an} 在 L 处不收敛。
根据定义,存在正数 ε0,使得对任意给定的正整数 N,总存在 n>N,使得 ∣an−L∣≥ε0。
步骤 2:构造出一个数列 {bn},使得 {bn} 收敛于 L,但 {an} 与 {bn} 在 N 之后的项逐渐分离。
设 {bn} 为如下数列:
b_n =
egin{cases}
a_n, & n le N \
L, & n > N
end{cases}
根据定义,数列 {bn} 在 L 处收敛。
步骤 3:由于 {an} 与 {bn} 在 N 之后的项逐渐分离,因此存在正数 δ,使得当 n>N 时,有 ∣an−bn∣≥δ。
步骤 4:根据步骤 2 和步骤 3,有 ∣an−L∣≥δ,这与定义矛盾。
结论:因此,数列 {an} 在 L 处收敛。
注意事项:
在数列极限的定义证明中,我们使用了反证法。
数列极限的定义是数学分析的基础,在微积分等数学分支中都有着广泛的应用。