a 设Sn是一个序列使得对于所有nENISn+1-Sn2^-n。证明Sn是一个柯西序列因此是一个收敛序列。b 如果我们只假设所有的ISn+1-snl†那么a中的结果是真的吗嫩?
(a) 要证明(Sn)是一个柯西序列,需要证明对于任意正数ε,存在正整数N,使得当m,n>N时,|Sm-Sn|<ε成立。 根据题意,对于任意正整数k,有|Sk+1-Sk|<2^-k。那么对于任意正整数n>m>N,可以得到: |Sm-Sn|=|(Sm-Sm+1)+(Sm+1-Sm+2)+...+(Sn-1-Sn)|≤|Sm-Sm+1|+|Sm+1-Sm+2|+...+|Sn-1-Sn|<2^-m+2^-(m+1)+...+2^-(n-1) =2^-m(1+2^-1+...+2^(n-m-1))<2^-m(2^(n-m))=2^-m+n-m-1 因为n>m>N,所以n-m-1>N-m-1,所以2^-m+n-m-1<2^-m+2^(N-m)=2^-m(1+2^(N-m))≤2^(1-N)。 因此,只要选择N>log2(1/ε),就可以保证当m,n>N时,|Sm-Sn|<ε。因此,(Sn)是一个柯西序列,也是一个收敛序列。
(b) 不是。举个反例,考虑序列Sn=1+1/2+1/3+...+1/n。根据调和级数的性质,可以得到Sn-Sm=1/(m+1)+1/(m+2)+...+1/n>1/n+1/n+...+1/n=(n-m)/n。因此,对于任意ε>0,选择N>1/ε即可保证当n>m>N时,|Sn-Sm|<ε。但是,这个序列并不是收敛的,因为它的极限是无穷大
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