數列極限的乘法定律


若{$a_{n}$}與{$b_{n}$}為收斂數列,則{$a_{n} \cdot b_{n}$}為收斂數列,且有 $lim_{n\to\infty} ( a_{n} \cdot b_{n} ) = lim_{n\to\infty}  a_{n}  \cdot lim_{n\to\infty}  b_{n} $

證明:

     設$lim_{n\to\infty}a_{n} = a, lim_{n\to\infty}b_{n} = b$, 則 $\forall>0$, 分別存在正數$N_{1}$與正數$N_{2}$, 有

      $\left|a_{n}-a\right| < \epsilon$, 當 n > $N_{1}$

      $\left|b_{n}-a\right| < \epsilon$, 當 n > $N_{2}$

     設N = max{$N_{1}$,$N_{2}$},則當 n > N 時上述兩不等式同時成立,所以有

      $\left|a_{n}b_{n}  - ab \right|$     =  $\left|a_{n}b_{n} - a b_{n} + ab_{n} - ab  \right|$

                                =  $\left|(a_{n} - a )b_{n} + a(b_{n} - b)  \right|$

                               

 由收斂數列的有界性定理,存在正整數M,對一切 n 有$\left|b_{n}\right|$ < M. 於是,當 n>N 時,

      $\left|a_{n}b_{n}  - ab \right| \le $ ( M + $\left|a\right|) \epsilon $     

  由 $\epsilon$ 的任意性,可得 $lim_{n\to\infty}a_{n}b_{n} = ab$,

證畢.

 


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