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多元函数第六:连续函数(4)柯西收敛定理

文章写到这有点跑题。标题是连续函数,其实都在讲序列的连续性。可是,既然都写成这样子,也懒得管它了,干脆将错就错,继续在羊头下卖狗肉。

柯西收敛定理,是非常重要的定理。在泛函分析中,我们把这个定理当做是完备空间的公理来使用。一个满足柯西收敛定理的度量空间,我们称作是完备空间。而完备空间,是我们在泛函分析中研究函数连续性的基础。

首先定义柯西序列。

定义 我们说序列 { x m } ⊂ R n \{x_m\}\subset \mathbb{R}^n { xm}Rn是柯西序列,如果对任意的 ϵ > 0 \epsilon > 0 ϵ>0都存在正整数 N N N使得
∣ x l − x m ∣ &lt; ϵ |x_l-x_m| &lt; \epsilon xlxm<ϵ
对所有的 l , m ≥ N l,m\geq N l,mN成立。

很显然,任何收敛序列都是柯西序列。柯西收敛定理告诉我们,任何柯西序列都是收敛的。

定理(柯西收敛定理) 一个序列 { x m } \{x_m\} { xm}收敛,当且仅当它是柯西序列。

证明 我们只证明充分性。为此,我们假设 { x m } \{x_m\} { xm} R \mathbb{R} R上的序列。对于一般的 R n \mathbb{R}^n Rn上的序列,我们可以用分量连续的性质推广。

首先,证明序列 { x m } \{x_m\} { xm}有界。为此,令 ϵ = 1 \epsilon = 1 ϵ=1,那么存在正整数 N 0 N_0 N0满足
∣ x l − x N 0 ∣ &lt; 1 |x_l-x_{N_0}|&lt;1 xlxN0<1
也即

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