Dizinin limiti

Matematikte, bir dizinin limiti, dizinin terimlerinin yaklaştığı değerdir. Eğer böyle bir limit varsa diziye yakınsak denir. Yakınsamayan diziye ıraksak denir. Bir dizinin limiti, analizin nihai olarak dayandığı temel kavram olarak görülür.

Leukippos, Demokritos, Antifon, Eudoksos ve Arşimet bir alan ya da bir hacmi bulmak için yaklaşımlardan oluşan ve sonsuz dizi kullanan tüketme yöntemini geliştirdi. Arşimet sonsuz dizinin terimleri toplamakta, ki buna günümüzde geometrik seri diyoruz, başarılı oldu.

Newton şu eserlerinde serilerle uğraştı: Sonsuz serilerle analiz (1669'da yazıldı, el yazması olarak yayıldı, 1711'de basıldı), Diferansiyel kalkülüs ve sonsuz seriler yöntemi (1671'da yazıldı, 1736'da İngilizce çevirisi basıldı, Latince aslı ise çok sonra basıldı) ve Tractatus de Quadratura Curvarum (1693'de yazıldı, Optiks eserine ek olarak 1704'te basıldı). Sonraki eserinde, Newton (x+o)n binom açılımını ele aldı ve sonraları (o→0 kabulü ile) limit alarak doğrusallaştırdı.

18. yüzyılda, Euler gibi matematikçiler tam doğru anda durdurarak bazı ıraksak serileri toplamakta başarılı oldu; hesaplanabildiği sürece limitinin olup olmadığını umursamadılar. Yüzyılın sonunda, Lagrange, Théorie des fonctions analytiques (1797) adlı eserinde titizlik eksikliğinin kalkülüste daha fazla ilerlemenin önüne geçtiğini söyledi. Gauss, hipergeometrik seriler (1813) adlı çalışmasında bir serinin hangi şartlar altında bir limite yakınsadığını ilk kez titizlikle inceledi.

Limitin modern tanımı (her ε için öyle bir N indisi vardır ki ...) Bernhard Bolzano (Der binomische Lehrsatz, Prag 1816, o zamanlar çok az dikkat çekti) ve 1870'lerde Karl Weierstrass tarafından yapıldı.

Bir dizinin limitini bulmak her zaman kolay değildir. Örneğin, , aynı zamanda e sayısı olarak bilinir, veya Aritmetik-geometrik ortalama. Bu gibi durumlarda sıkıştırma teoremi genellikle kullanışlıdır.

Başka bir ifade ile, her yakınlık ölçüsü için, dizinin terimleri o miktarda limite yakındır. dizisi limitine yakınsıyor ya da yaklaşıyor denilir ve veya biçiminde yazılır.

Bu özellikler hantal resmi tanımların doğrudan kullanımına gerek kalmaksızın limitleri kanıtlamak için yaygın olarak kullanılır. Yukarıdaki özellikleri kullanarak bir kere olduğu ispatlandıktan sonra , () olduğunu göstermek kolaydır.

Tüm ε > 0 için, bir N vardır öyle ki, her için, ise (X, d) metrik uzayının bir x noktası (xn) dizisinin limitidir. Bu tanım ve iken gerçel sayılar için yapılmış tanım ile aynıdır.

Herhangi bir f sürekli fonksiyonu için, eğer ise, . Aslında, bir f fonksiyonu sürekli ise ancak ve ancak uygulandığında dizilerin limitlerini değiştirmiyordur.

Eğer varsa dizilerin limitleri biriciktir, farklı noktaların belli bir pozitif uzaklık ile ayrılması gibi, bu uzaklığın yarısından az her için, dizinin terimleri her iki noktadan uzaklığı içerisinde olamaz.

xin her U komşuluğu için, bir N vardır öyle ki, her , ise (X, τ) topolojik uzayında bir x noktası, (xn) dizisinin limitidir'''. Eğer (X,d) metrik uzay ve d tarafından üretilen bir topoloji ise bu tanım metrik uzay için yapılmış tanım ile aynıdır.

Bir T topolojik uzayında noktalarının bir dizisinin limiti, özel bir fonksiyonun limitidir: bu fonksiyonun; tanım kümesi, ile genişletilmiş gerçel sayılar kümesinin indüklenmiş topoloji uzayındaki kümesidir, değer kümesi T, girdisi n - bu uzayda 'nın limit noktası olan - +∞'a yaklaşır.

Eğer X Hausdorff uzayı ise, dizilerin limitleri var oldukları yerde biriciklerdir. Bunun genel bir durum olması gerekmediğine dikkat edin. Özellikle, x ve y noktaları topolojik olarak benzer ise, x değerine yakınsayan herhangi bir dizi y değerine de yakınsamalıdır. Bunun tersi de geçerlidir.

Cauchy dizisi, n değeri büyüdükçe terimleri birbirine çok çok yakınlaşan bir dizidir. Cauchy dizisi kavramı, metrik uzayda diziler ve özellikle gerçel analiz çalışmalarında çok önemlidir. Gerçel analizin en önemli sonuçlarından biri Diziler için yakınsaklığın Cauchy krakterizasyonudur.