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聚点

2021-04-07 18:52:24 百科
聚点

聚点

聚点是拓扑空间的基本概念之一。设A为拓扑空间X的子集,a∈X,若a的任意邻域都含有异于a的A中的点,则称a是A的聚点。集合A的所有聚点的集合称为A的导集,聚点和导集等概念是康托尔(Cantor,G.(F.P.))研究欧几里得空间的子集时首先提出的。

基本介绍

  • 中文名:聚点
  • 外文名:cluster point、accumulation point
  • 所属学科:拓扑学
  • 提出者:康托尔

基本介绍

定义

任给
,存在无穷多个
满足
则称
为複数序列
的一个聚点

聚点与极限

有的序列可以有多个聚点。例如,实数序列
就有两个聚点1和-1.当序列的极限存在时,序列的极限是此序列的唯一聚点。
在实数序列
中,数值最大的聚点称为
的上极限,记作
数值最小的聚点称为
的下极限,记作
对于上述序列
上极限与下极限的概念在计算级数收敛半径时常会用到。

聚点存在定理

定理1

a是X的聚点的充要条件是:存在X中的各项不同的数列
,使得
事实上,只要证明在
的数列
中,可以选出各项不同的子数列就可。因为
,这说明该数列不可能只有有限多个不同项组成(否则必有一项的值在
中无穷次出现,这样
就收敛到该值,而它又不等于a,从而得出矛盾),取这些不同项,按原来的顺序排列后所得数列就是定理所要求的数列。
给出以[0,1]上所有实数为聚点的数列。
利用(0,1)上的有理数集的聚点就是[0,1]这个事实,来
构造数列如下:
当然上述数列的项有相同的,如果捨去和前面相同的项的话,就得到一个各项不同的数列,它以[0,1]上实数为聚点,而各项又都是有理数。

定理2

(维尔斯特拉斯聚点定理)任何有界的无穷数集,都有聚点存在。

定理3

(波尔察诺定理) 有界数列有收敛的子数列。
证明 若数列
有无穷多项相同,它们重複出现的序号为
就是一个收敛的子数列。若
没有无穷多项相同,则数集
为无穷有界数集,则由聚点原理,必有聚点a存在。再由定理1,在数集
中有一个数列
,a,以
的次序排列
后,得
的一个子数列,它以a为极限,其中用了收敛数列重排后极限不变。
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