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斯托茨定理

斯托茨定理,也被稱為施托爾茲定理或施烏茲定理,是一種用於求數列極限的方法。該定理可以套用於兩種情況:

型(∞/∞型):

假設數列 \( A_n \) 和 \( B_n \) 滿足以下條件:\( B_n \) 嚴格單調遞增且 \( \lim_{n \to \infty} B_n = +\infty \)。

如果 \( \lim_{n \to \infty} \frac{A_{n+1} - A_n}{B_{n+1} - B_n} = L \)(其中 \( L \) 可以是有限數、\( +\infty \) 或 \( -\infty \)),則 \( \lim_{n \to \infty} \frac{A_n}{B_n} = L \)。

型(0/0型):

假設數列 \( A_n \) 和 \( B_n \) 滿足以下條件:\( B_n \) 嚴格單調遞減且 \( \lim_{n \to \infty} B_n = 0 \),同時 \( A_n \) 也趨於0。

如果 \( \lim_{n \to \infty} \frac{A_{n+1} - A_n}{B_{n+1} - B_n} = L \),則 \( \lim_{n \to \infty} \frac{A_n}{B_n} = L \)。

需要注意的是,斯托爾茲定理的逆定理並不成立。此外,斯托爾茲定理在數列極限的計算中非常有用,尤其是在處理某些特定類型的數列時,如整序數列的求和問題。

例如,考慮數列 \( z_n = 1 + 2 + 3 + \ldots + n^2 / n(n+1) \),使用斯托爾茲定理可以簡化計算過程,得到 \( \lim_{n \to \infty} z_n = 1/2 \)。

斯托爾茲定理與施泰尼茨定理(Steinitz theorem)不同,後者是圖論中的一個基本定理,用於判定一個圖是否為3多面體的圖。