序列及其极限

单调序列

单调序列只朝一个方向运动。想象一位徒步者,他要么从不下坡,要么从不上坡:单调序列随着索引前进要么从不减小,要么从不增大。它可以在高原上停留(重复某个值),却从不掉头。

正式地说,若对一切 n 有 a_n <= a_{n+1},则称 (a_n) 递增;若对一切 n 有 a_n >= a_{n+1},则称其递减;两种情形都称为单调。当不等号严格成立(a_n < a_{n+1} 或 a_n > a_{n+1})时,序列称为严格递增或严格递减。“不减”一词常作为递增的同义语,以强调允许相邻项相等。

单调性之所以可贵,在于它驯服了极限的桀骜。对一般序列,你必须排除振荡才能证明收敛,但单调序列无法振荡——它只能稳步上升、稳步下降或趋于平稳。再配上有界性,便径直逼出收敛,这正是单调收敛定理的内容。

a_n = 1 - 1/n = (0, 1/2, 2/3, 3/4, ...) 严格递增且以 1 为上界。a_n = 1/n = (1, 1/2, 1/3, ...) 严格递减且以 0 为下界。二者都单调;二者都收敛。

单调加有界是最干净的收敛充分条件。

又称
monotonic sequence单调数列單調數列