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実数の極限の定義(定義1.4)

定義(数列)

 𝛼1,𝛼2,,𝛼𝑛,のように実数を一列に並べたものを数列といい,{𝛼𝑛}で表わす.

定義1.4

 数列{𝛼}が与えられたとし,𝛼を1つの実数とする.任意の正の実数𝜀に対応して自然数𝑛0(𝜀)が定まって,

𝑛>𝑛0(𝜀)ならば|𝛼𝑛𝛼|<𝜀

となるとき,数列{𝛼𝑛}𝛼に収束する,また𝛼は数列{𝛼𝑛}の極限である,あるいは極限値であるといい,

lim𝑛𝛼𝑛=𝛼

と書く.

 𝛼との距離がどんなものでも,数列がその範囲に無数にあるとき, 数列が𝛼に収束するということ.

 𝑛が限りなく大きいと𝛼𝑛𝛼にとても近いと主張している. 𝛼との近さをどのように決めても,その距離内には無数の𝛼𝑛がある.

 𝛼𝑛𝛼𝑛+1を比べたら, 𝛼𝑛+1の方が𝛼に近いなどと主張しているわけではない. そんな近場の2つの数列の比較など大切ではない. 𝑛がとてつもなく大きい方がそうでない場合と比べ,𝛼に近い. そして,𝛼の付近に𝛼𝑛が密集しているということ.

 𝛼𝑛がだんだん近づくような,きれいな数列でなくとも収束する. 「大きくなるにつれて」などの語句は数列の本質を外してしまうので,誤解しないように注意.

 ここまですべて定義を言い換えたような主張を書いたが,位相構造の観点で書いてみようと思う. ただ本人はまだはっきりと位相構造を理解していないので,その点は注意だ.

 𝛼に収束する数列{𝛼𝑛}は,𝛼と「近さ」で関係している. 𝛼とどんなに近いところにも𝛼𝑛がいる.

 この概念は,実数の大小,加減,距離が定義されることで扱えるもの.