序列及其极限

发散到无穷

有些序列不收敛,不是因为摇摆,而是因为冲出图表顶端——它们增长超过你愿意指出的任何数且一去不返。这种特殊而井然有序的发散称为发散到无穷,尽管该序列没有有限极限,其行为却如此规整,以致我们写 a_n -> +无穷。

确切地说,a_n -> +无穷 意味着对每个实数 M 都存在索引 N,使得对一切 n > N 有 a_n > M。换言之:无论你把横杆 M 设得多高,序列最终都越过它并停留在其上方。对称地,若对每个 M 都存在 N 使得对一切 n > N 有 a_n < M,则 a_n -> -无穷。这仿照了 epsilon-N 定义,以“超过 M”代替“在 epsilon 之内”。

一个微妙却重要的要点:发散到 +无穷 的序列是发散的,而非收敛的——符号 +无穷 是增长模式的简写,并非有限极限,写 a_n -> +无穷 并不意味着序列收敛。在扩充实数系中可把 +无穷 当作真正的极限点,但在标准实分析中“收敛”一词专留给有限极限。因此发散到无穷是发散的一种有结构的特例,与混乱的振荡判然有别。

a_n = sqrt(n) -> +无穷:给定 M,取 N > M^2;则当 n > N 时有 sqrt(n) > sqrt(N) > M。增长虽慢,但最终超过并停留在每个界之上。

无穷极限的 M-N 证明仿照有限极限的 epsilon-N 证明。

无界并不蕴含发散到无穷:序列 1, 0, 2, 0, 3, 0, ... 无界,却不趋于 +无穷,因为它不断跌回 0,从而永不停留在任何 M 之上。

又称
divergence to plus infinity趋于无穷趨於無窮