數列及其極限
單調數列
單調數列只朝一個方向運動。想像一位徒步者,他要麼從不下坡,要麼從不上坡:單調數列隨著索引前進要麼從不減小,要麼從不增大。它可以在高原上停留(重複某個值),卻從不掉頭。
正式來說,若對一切 n 有 a_n <= a_{n+1},則稱 (a_n) 遞增;若對一切 n 有 a_n >= a_{n+1},則稱其遞減;兩種情形都稱為單調。當不等號嚴格成立(a_n < a_{n+1} 或 a_n > a_{n+1})時,數列稱為嚴格遞增或嚴格遞減。「不減」一詞常作為遞增的同義語,以強調允許相鄰項相等。
單調性之所以可貴,在於它馴服了極限的桀驁。對一般數列,你必須排除振盪才能證明收斂,但單調數列無法振盪——它只能穩步上升、穩步下降或趨於平穩。再配上有界性,便徑直逼出收斂,這正是單調收斂定理的內容。
a_n = 1 - 1/n = (0, 1/2, 2/3, 3/4, ...) 嚴格遞增且以 1 為上界。a_n = 1/n = (1, 1/2, 1/3, ...) 嚴格遞減且以 0 為下界。二者都單調;二者都收斂。
單調加有界是最乾淨的收斂充分條件。
又稱
另見