1. 引言
众所周知,序列的收敛性在数学分析中扮演着极其重要的角色(见 [1] - [4] ),通常的收敛均是Cauchy收敛。
定义1 对于有界序列,如果则称序列Cauchy收敛到。
即:意味着对,存在,使得对,有。
在实际应用中有一些序列并不能满足上述条件。因此,许多学者就提出了考虑在更弱的条件下序列的收敛问题。其中最著名的就是Cesaro收敛和Abel收敛。
定义2 对于有界序列,如果。则称序列Cesaro收敛到。
定义3 对于有界序列,如果。则称序列Abel收敛到。
本文主要研究这三种收敛性的关系,研究表明序列Cauchy收敛可推导序列Cesaro收敛,序列Cesaro收敛可推导Abel收敛,并且给出具体的例子说明它们的逆都不成立。即这三种收敛性一个比一个弱。我们通过增加适当的条件给出较弱形式的逆命题。
2. 主要结论
定理1设序列Cauchy收敛到,则序列Cesaro收敛到。
证明 由,可以对任意给定的选取,使得当时成立于是
这里是一个确定的数,由此可见,只须取,就可以保证当成立
结论成立。
注1 如果定理1中的取,结论仍然成立。即:如果,则。定理1的逆命题一般来说不成立,例如:取但通过附加适当的条件其逆命题也可以成立。
命题1 设序列单调递增,且Cesaro收敛到,则序列Cauchy收敛到。
证明 见参考文献 [5] 。
命题2 设序列Cesaro收敛到,且满足,则序列是Cauchy收敛到。
证明
令,,,。
则且
。
于是
注意到,,结论成立。
如果序列有不同的收敛子列,则一定不是Cauchy收敛,但它的算术平均可能收敛。下面给出这样一个结论,它在概率论中非常有用。
命题3 设d是一正整数。序列满足
,
则
证明 由定理1,有
记,,,则
令,则且。结论成立。
定理2 如果序列Cesaro收敛到,则序列Abel收敛到
证明 不妨假设级数的收敛半径小于或等于1。即
令,,
注意到
往证。事实上,如果,那么因为,,故对任意的:
因此,如果。
注2 定理2的逆一般来说也不成立,例如:假设,易知的收敛半径为1,并且
和
因此,Abel收敛到0,但是Cesaro意义下发散。
基金项目
安徽省大学生创新基金项目资助(201410360300)。
参考文献