基礎:何謂分析

估計

估計是關於大小的一種有控制的論斷,好比說「這只行李箱至多 20 公斤」,而不必精確稱到克。你並不把那個量釘死——而是用一個你確實能論證的界把它圈住,而那道圍欄往往就是你所需要的全部。

在分析中,估計是一條界定某量大小的不等式,典型地形如 |某量| <= (某個可掌控的東西)。上方估計表明一個量不太大(於是當界很小時它就很小);下方估計表明它不太小。給出恰當的估計——既不弱到無法得出結論,也不比必要的更難證明——是這門學科的核心手藝;估計簡直就是分析論證的流通貨幣。

好的估計是可複用的:三角不等式、界 |sin x| <= 1、幾何級數的界,以及中值不等式 |f(b) - f(a)| <= M|b - a|,處處反覆出現。需誠實地補充:估計是一種單向的陳述。知道 |a_n| <= 1/n 便能告訴你 a_n -> 0,但一個僅說 |a_n| <= 5 的界對收斂性毫無所言——那個界必須收縮,或與 epsilon 掛鉤,才能真正發揮作用。

要證明 (n + 1)/(n^2 + 1) -> 0,作估計 (n + 1)/(n^2 + 1) <= (n + n)/n^2 = 2/n(當 n >= 1)。既然 2/n 任意小,原來的項也任意小。粗糙的界 2/n 完成了全部工作——從未算過任何確切的值。

用一個你能驅使其趨於零的、乾淨的界,替換掉一個雜亂的項。

又稱
bound