以下為您提供一道關于聚點的數學應用題示例:
已知數集{(-1)^n + 1/n},要驗證其有且只有兩個聚點ξ? = -1,ξ? = 1。
證明如下:記 S? = (-1)^n + 1/n。則當 k → ∞ 時,lim(k→∞)S?? = lim(k→∞)((-1)2? + 1/(2k)) = 1(為了描述方便,把數集記成點列 S? 的形式,其中偶數項形成的數列以 1 為極限);lim(k→∞)S???? = lim(k→∞) ((-1)2??1 + 1/(2k - 1)) = -1(奇數項形成的數列以 -1 為極限)。由聚點的定義知,±1 是{S?}的聚點。
接下來證明±1 是 S? 僅有的兩個聚點。設 ξ? 是不同于±1 的聚點,則取 ε? = 1/2 * min(|ξ? - 1|, |ξ? + 1|),則存在 N = 1/ε? ,當 n = 2k > N 時,1 - ε? < (-1)^n + 1/n < 1 + ε?(即幾乎所有偶數項都在 U(1, ε?))。
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