Unendliche Zahlenfolgen.
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II. Abschnitt.
Unendliche Reihen und Produkte.
§ 1. Grundlegende Begriffe.
25. Unendliche Zahlenfolgen. Eine unbegrenzt fortsetzbare
oder unendliche Folge reeller Zahlen
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kurz (af), kann bei fortschreitender Verfolgung ihrer Glieder ein ver
schiedenes Verhalten zeigen.
Nähern sich die Glieder einer bestimmten Zahl a derart, daß
a n —a\ mit beständig zunehmendem n schließlich unter jeden noch
so klein festgesetzten Betrag sinkt, so nennt man die Zahlenfolge
konvergent, a ihre Grenze und drückt diesen Sachverhalt durch den
Ansatz
lim a n = a (1)
n— cc
aus. n = oo bedeutet hier, daß n über jede noch so große natürliche
Zahl hinauskommt.
Die notwendige und hinreichende Bedingung für die Existenz einer
Grenze, also für die Konvergenz von (a n ), besteht darin, daß a n+p — a n
durch Wahl von n allein, also bei jedem p, beliebig Mein gemacht werden
kann. (Vgl. hiermit 13, 2., wo die a n als rationale Zahlen voraus
gesetzt waren.)
Daß die Bedingung notwendig ist, folgt aus dem Begriff der
Grenze (13, 2.). Daß sie auch hinreicht, ist so zu erkennen. Ist
einmal \a n+p —a n \ < £, so liegt a n+p zwischen a n — e und a n -\- s:
diese Werte können aber durch Wahl von n einander beliebig nahe
gebracht werden, und da alle späteren Glieder der Folge zwischen
ihnen enthalten sind, so ist damit gezeigt, daß sich die späten Glieder
der Folge in beliebig eng zu ziehende Grenzen einschließen lassen,
daß sie also selbst eine Grenze besitzen.
Überschreiten die Glieder von (af) schließlich jede noch so groß
festgesetzte positive Zahl k, oder sinken sie unter — k, so sagt man,
die Grenze von a n sei positiv unendlich (-+- oo oder kurz oo), bzw.
negativ unendlich (— oo) und drückt dies durch die Ansätze
lim a n = oo, lim a n ^= — oo (2)
n = co n = co
aus. Die Zahlenfolge heißt dann (eigentlich) divergent.
Es kann schließlich geschehen, daß a n weder einer Grenze zu
strebt noch unendlich wird; man nennt dann die Zahlenfolge (a n ) un
eigentlich divergent.