题目
“对任意给定的ε∈(0,1),总存在正整数N,当n≥N时,恒有|xn-a|≤2ε”是数列(xn)收敛于a的( )。A. 充分条件但非必要条件B. 必要条件但非充分条件C. 充分必要条件D. 既非充分又非必要条件
“对任意给定的ε∈(0,1),总存在正整数N,当n≥N时,恒有|xn-a|≤2ε”是数列{xn}收敛于a的( )。
A. 充分条件但非必要条件
B. 必要条件但非充分条件
C. 充分必要条件
D. 既非充分又非必要条件
题目解答
答案
C. 充分必要条件
解析
考查要点:本题主要考查数列收敛的定义及其等价条件的判断,涉及充分条件与必要条件的辨析。
解题核心思路:
- 理解数列收敛的定义:对于任意给定的$\varepsilon > 0$,存在正整数$N$,当$n \geq N$时,$|x_n - a| < \varepsilon$。
- 分析题目条件:题目中的条件将$\varepsilon$限制在$(0,1)$,并将不等式改为$|x_n - a| \leq 2\varepsilon$。需判断该条件是否与收敛定义等价。
- 关键点:通过调整$\varepsilon$的取值范围,证明题目条件与收敛定义可以相互推导。
步骤1:证明题目条件是收敛的充分条件
假设数列$\{x_n\}$满足题目条件,即对任意$\varepsilon \in (0,1)$,存在$N$使得当$n \geq N$时,$|x_n - a| \leq 2\varepsilon$。
- 对于任意给定的$\varepsilon > 0$,若$\varepsilon \leq 1$,取$\varepsilon' = \varepsilon/2$(此时$\varepsilon' \in (0,1)$),根据题目条件,存在$N$使得当$n \geq N$时,$|x_n - a| \leq 2\varepsilon' = \varepsilon$,即满足收敛定义。
- 若$\varepsilon > 1$,取$\varepsilon' = 1$,根据题目条件,存在$N$使得当$n \geq N$时,$|x_n - a| \leq 2 \cdot 1 = 2$。此时$2 < \varepsilon$(因$\varepsilon > 1$),故$|x_n - a| < \varepsilon$,同样满足收敛定义。
因此,题目条件是收敛的充分条件。
步骤2:证明题目条件是收敛的必要条件
假设数列$\{x_n\}$收敛于$a$,即对任意$\varepsilon > 0$,存在$N$使得当$n \geq N$时,$|x_n - a| < \varepsilon$。
- 对于任意$\varepsilon \in (0,1)$,取$\varepsilon' = \varepsilon/2$,根据收敛定义,存在$N$使得当$n \geq N$时,$|x_n - a| < \varepsilon' = \varepsilon/2$。此时显然有$|x_n - a| \leq 2\varepsilon$(因$\varepsilon/2 < \varepsilon$,故$2\varepsilon$更大)。
因此,题目条件是收敛的必要条件。
结论:题目条件与数列收敛定义等价,故为充分必要条件。