數學分析w
定理 1.1.1(Dedekind 分割定理)
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證明的大致思路:對
的任意分劃
,若
中有最大有理數
,則
中必有一無理數
,則
和
之間必有另一有理數,矛盾,故
中無最大有理數。故有
的分劃
。若
中有最小數
,又若
中有無理數
,則
和
之間必有另一有理數,矛盾,故
是
的最小數。若
中無最小數,則
對應一無理數
,它小於
中所有有理數,又若
中有無理數
,則
和
之間必有一有理數,矛盾,故
是
的最小數。
使用:Dedekind 分割定理
證法1:
證法2:
例 2.1.11:奇數項和偶數項以不同速率收斂
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(1)序列是無窮小量當且僅當其絕對值是無窮小量
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另見#例 2.4.8:用 Cauchy 收斂準則證明調和級數發散。
改變收斂序列有限多項不改變其極限(可推出:無窮小量改變有限多項後還是無窮小量);
(同理可證)(正、負)無窮大量改變有限多項後還是(正、負)無窮大量
(1)
(2)
(1)
(1)
(2)
(1)
(2)
(3)
定理 2.3.1(單調收斂原理):單調有界序列必收斂
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使用:確界存在定理
同理,
使用:Bernoulli 不等式,單調收斂原理
使用:單調收斂原理
定理 2.4.2(有限覆蓋定理):閉區間的開覆蓋必包含有限覆蓋
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使用:閉區間套定理
例 2.4.3:[0, 1] 中的實數不能排成序列,即 [0, 1] 不是可數集
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使用:無窮等比級數,有限覆蓋定理
定理 2.4.3(聚點原理):R 的有界無窮子集至少有一個聚點
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證法一:使用有限覆蓋定理
證法二:使用閉區間套定理
定理 2.4.4:收斂序列的子序列亦收斂,極限與原序列相同
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一子列發散,或二子列無相同極限,則序列發散。
定理 2.4.5(Bolzano-Weierstrass 定理):有界序列必有收斂子序列
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使用:聚點原理
定理 2.4.6(Cauchy 收斂準則):序列收斂當且僅當它是 Cauchy 序列
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使用:三角不等式,Bolzano-Weierstrass 定理
使用:確界存在定理,單調收斂原理
(1)
(2)
(3)
(4)
(1)
(2)
(3)
(1)
(2)
(3)
(4)
|
(1)不可。
(2)可。
(3)可。
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(1)
(2)
(3)Fibonacci 序列
(1)
(2)
|
(1)
(2)
(如遇
則取
)
(2)
(1)
定義 3.1.3:自變量趨向(正、負)無窮大時的極限
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函數極限共 24 種情況。
同理,
定理 3.1.8(極限存在性定理):單調函數必有廣義極限
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定理 3.1.9:函數的 Cauchy 收斂準則
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使用:三角不等式,序列的 Cauchy 收斂準則
使用:單位圓,三角形和扇形的面積,三角函數的奇偶性,差化積公式,夾逼收斂原理
使用:無理數 e ,夾逼收斂原理
使用:閉區間套定理,連續函數的局部有界性
使用:閉區間上連續函數的有界性,確界存在定理,B-W 定理,序列極限與函數極限的關係
*根據
是否位於
的左右端點,可能有
、
、
的不同情況。
同理,
使用:最值定理,確界存在定理,連續函數的局部保號性
對
,設
則有
故
。
介值定理的直接推論。
使用:差化積公式,第一個重要極限的中間結論
定理 3.3.6(Cantor 定理):閉區間上連續函數一致連續
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使用:函數的連續延拓,有限覆蓋定理,三角不等式
例 3.3.9:開區間上連續函數一致連續的充要條件
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使用:函數的 Cauchy 收斂準則的單側情形,函數的連續延拓,Cantor 定理
使用:Cantor 定理
同理,
定理 5.1.3:Lagrange 微分中值定理
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