數列及其極限
數列
想像一排沒有盡頭的編號座位,每個座位恰好對應一個號碼:第一個、第二個、第三個,如此永遠排下去。數列正是如此——一個有序的、永不終止的數值清單,每個自然數對應一項。與可以完整寫出的有限清單不同,數列有第一項卻沒有最後一項。
嚴格來說,實數數列是一個從自然數到實數的函數 a,記為 a: N -> R。我們通常把第 n 個索引處的值寫作 a_n 而非 a(n),並把整個數列記為 (a_n) 或 (a_1, a_2, a_3, ...)。索引 n 只是記錄位置的標籤;順序至關重要,且允許重複,因此數列與其取值構成的集合並不相同。
整個分析學的研究由此發端,因為幾乎所有的極限過程——級數的收斂、連續性、導數、積分——都可以用某個恰當數列在索引趨於無窮時的行為來表述。切勿把數列(一個有序的無窮清單)與級數(這樣一個清單的求和)混為一談;二者是用同樣的原料造出的不同物件。
數列 a_n = 1/n 即 (1, 1/2, 1/3, 1/4, ...);數列 b_n = (-1)^n 即 (-1, 1, -1, 1, ...)。二者都是完全合法的數列,儘管只有第一個會穩定下來。
數列可以收斂、振盪或無限增長——是數列這件事本身並未說明它的命運。
索引常從 n = 1 開始,但從 n = 0(或任意固定整數)開始同樣常見;這對收斂性毫無影響,因為只有最終的行為才重要。
又稱
另見