关于Cesàro Summation的代数均值序列收敛性证明审核请求
关于Cesàro Summation的代数均值序列收敛性证明审核请求
嘿各位,我最近在研究Cesàro求和相关的问题,卡在了代数均值序列收敛性的证明上,想请大家帮忙看看我的思路对不对,有没有需要补充或者修正的地方,麻烦大家啦!
问题回顾
设$(x_n)$是收敛的实数列,$y_n$是$x_1,\dots,x_n$的代数均值,即对所有$n\in\mathbb{N}$,$y_n=\frac{x_1+\cdots+x_n}{n}$。证明$(y_n)$收敛,且$\lim(y_n)=\lim(x_n)$。
提示:令$x:=\lim(x_n)$,则$\left|\frac{x_1+\cdots+x_n}{n}-x\right|=\left|\frac{(x_1-x)+\cdots+(x_n-x)}{n}\right|$
我的证明草稿
我先跟着提示走,令$x:=\lim(x_n)$,把要证的绝对值做了变形:
$$\left|\frac{x_1+\cdots+x_n}{n}-x\right|=\left|\frac{(x_1-x)+\cdots+(x_n-x)}{n}\right|$$
接下来我打算用ε-N定义来收尾:
- 因为$(x_n)$收敛到$x$,所以对任意$\varepsilon>0$,存在正整数$N_1$,当$n>N_1$时,$|x_n - x|<\frac{\varepsilon}{2}$。
- 对于前$N_1$项,我设$M = |x_1 - x| + |x_2 - x| + \dots + |x_{N_1} - x|$,这是个固定的常数。那肯定能找到另一个正整数$N_2$,当$n>N_2$时,$\frac{M}{n}<\frac{\varepsilon}{2}$。
- 取$N=\max(N_1,N_2)$,当$n>N$时,把绝对值拆成前$N_1$项和后面$n-N_1$项的和,再用三角不等式放缩:
$$\left|\frac{(x_1-x)+\dots+(x_n-x)}{n}\right| \leq \frac{|x_1-x|+\dots+|x_{N_1}-x|}{n} + \frac{|x_{N_1+1}-x|+\dots+|x_n-x|}{n}$$ - 然后分别估计这两部分,前一部分小于$\frac{\varepsilon}{2}$,后一部分因为每一项都小于$\frac{\varepsilon}{2}$,所以总和小于$\frac{(n-N_1)\cdot\frac{\varepsilon}{2}}{n}<\frac{\varepsilon}{2}$,加起来就小于$\varepsilon$,这样就能满足收敛的定义了。
不过我写到这里有点拿不准,这个思路有没有漏洞?比如拆分的时候有没有哪里不严谨?或者有没有更简洁的表述方式?麻烦大家帮我把把关!
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Hy Vu
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