Konvergenz

Konvergenz

#Definition Konvergenz einer Zahlenfolge

Sein (an)nN eine Folge reeller Zahlen. Die Folge heißt konvergent gegen aR, falls gilt: Für alle ε>0 existiert ein NεN so, dass für alle nNε gilt $$ |a_{n} - a| < \varepsilon $$
Die Zahl a heißt der Grenzwert (oder Limes) der Folge.
Schreibweise: limnan=a oder "ana für n" oder kurz "ana".
Die Folge (an)nN heißt konvergent, falls (an)nN einen Grenzwert hat.
Die Folge (an)nN heißt divergent, falls sie nicht konvergent ist. Eine Folge, die gegen Null konvergiert, heißt Nullfolge.
Hinweis: Nε hängt von ε ab.

Eine reelle Zahlenfolge (an)nN konvergiert also genau dann gegen aR, falls für jede (noch so kleine) Toleranz ε>0 alle bis auf endlich viele Folgenglieder (nämlich höchstens die mit n<Nε) im Intervall ]aε,a+ε[ liegen.

Interpretation auf der Zahlengerade:
Betrachtet man die Folgenglieder als Punkte auf der Zahlengeraden, so bedeutet Konvergenz gegen aR, dass für jedes ε>0 alle Folgenglieder (ab Nε) in dem hellgrauen Intervall liegen:
!AnaI LinA Ing Skript, p.133

weitere Interpretation:
Trägt man die Folge als Funktion auf, so bedeutet Konvergenz, dass für jedes ε>0 alle Folgenglieder (ab Nε) in dem ”ε-Schlauch“ um a liegen:
!AnaI LinA Ing Skript, p.133
Eigenschaften konvergenter Folgen:

  1. Der Grenzwert einer konvergenten Folge ist eindeutig.
  2. Konvergente Folgen sind beschränkt.
  3. Unbeschränkte Folgen sind divergent.

Bestimmte Divergenz

#Definition Bestimmte Divergenz

  1. Eine reelle Zahlenfolge (an)n heißt bestimmt divergent gegen +, falls zu jedem MR ein NN existiert mit$$ a_n > M \quad \text{für alle } n \ge N. $$ Schreibweise: limnan=+.

  2. Entsprechend heißt (an)n bestimmt divergent gegen , falls zu jedem MR ein NN existiert mit $$ a_n < M \quad \text{für alle } n \ge N. $$ Wir schreiben limnan=.

Manche Autoren verwenden statt bestimmt divergent gegen + auch den Begriff uneigentlich konvergent gegen +. Wir machen das nicht. „Konvergent“ bedeutet immer „konvergent gegen eine reelle Zahl“.****