实数域中不收敛但所有收敛子序列均收敛于1的序列是否存在?
当然存在这样的序列!给你一个直观实例
完全符合你描述的序列是存在的,我给你举个最容易理解的构造:
定义实数序列 $a_n$ 如下:
- 当
$n$为偶数时,$a_n = 1$ - 当
$n$为奇数时,$a_n = \frac{n+1}{2}$(展开后就是:1, 2, 1, 3, 1, 4, 1, 5, ...)
接下来我们验证它满足两个核心要求:
1. 原序列不收敛
原序列的奇数项构成子序列 $1, 2, 3, 4, ...$,这个子序列会趋向正无穷,没有极限。而收敛序列的所有子序列必须收敛到同一个极限,因此原序列必然是发散的。
2. 所有收敛子序列都收敛于1
假设我们取原序列的任意一个收敛子序列 $a_{n_k}$:
如果这个子序列包含无穷多个奇数项,那么对应的项会是越来越大的正整数,子序列会趋向无穷,不可能收敛。因此收敛的子序列只能包含有限个奇数项,剩下的无穷多项都是偶数项(也就是1)。当 $k$ 足够大时,$a_{n_k} = 1$,所以这个子序列的极限必然是1。
你也可以灵活调整构造思路:比如把奇数项换成任何趋向无穷的序列(比如 $n^2$、$e^n$ 都行),只要偶数项固定为1,得到的序列都会满足你的要求。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Justtryingtodomath
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