条件

设 是实数列,假设 且 (按 ANL-DEF-004)。

结论

。即收敛数列的极限唯一。

直觉理解

如果数列同时”贴近 “和”贴近 “——可一根无穷数列没法同时贴近两个不同的点。 形式化:取 小于两点距离的一半,从某项起所有项必须同时落入两个不相交的小邻域,矛盾。

直观图像:把 看作”分辨率”。 时存在足够小的 把它们分开,而极限要求”几乎全部项落入 邻域”——同时也要求”几乎全部项落入 邻域”,不可能。

证明

证明: 反证。设 ,记 。

由 ,存在 使 。 由 ,存在 使 。

取 ,对任意 :

得 ,矛盾。故 。

常见错误

  • ✗ 把”极限唯一”等同于”序列只趋向一个值”——前者是结论,后者是定义本身。 唯一性需要证明,因为定义只说”存在 使 …”,不直接排除多个 。
  • ✗ 推广到”序列任何积聚点也唯一”——错。 有两个积聚点 ,但既然没有极限就不违反唯一性。 唯一性的前提是收敛。

链接

  • 用于定理:ANL-THM-002 收敛数列必有界(论证依赖唯一性)
  • 推广至函数极限、度量空间极限等场景