要理解 “极限的绝对值性质”,可从 定义证明 和 逻辑关系 两方面分析:
 

一、性质表述

若数列 \(\{ u_n \}\) 的极限 存在(设为 L),则其绝对值数列 \(\{ |u_n| \}\) 的极限也存在,且:\(\boldsymbol{\lim_{n \to \infty} |u_n| = \left| \lim_{n \to \infty} u_n \right| = |L|}\)
 

二、证明(用数列极限的定义)

  1. 已知\(\lim_{n \to \infty} u_n = L\),即对任意 \(\epsilon > 0\),存在正整数 N,当 \(n > N\) 时,有:\(|u_n - L| < \epsilon\)
  2. 利用绝对值不等式:对任意实数 \(a, b\),有\(\boldsymbol{||a| - |b|| \leq |a - b|}\) 令 \(a = u_n\)\(b = L\),则:\(||u_n| - |L|| \leq |u_n - L|\)
  3. 推导 \(|u_n|\) 的极限: 由 \(|u_n - L| < \epsilon\),结合上述不等式,得:\(||u_n| - |L|| < \epsilon\) 这恰好满足 \(\lim_{n \to \infty} |u_n| = |L|\) 的定义(对任意 \(\epsilon > 0\),存在 N,当 \(n > N\) 时,\(||u_n| - |L|| < \epsilon\))。
  4.  

三、注意 “逆命题不成立”

性质是 单向的
  • 若 \(\lim_{n \to \infty} u_n\) 存在,则 \(\lim_{n \to \infty} |u_n|\) 必存在且等于 \(|\lim_{n \to \infty} u_n|\)
  • 但若 \(\lim_{n \to \infty} |u_n|\) 存在,不能推出 \(\lim_{n \to \infty} u_n\) 存在。

反例:

设 \(u_n = (-1)^n\),则 \(|u_n| = 1\),故 \(\lim_{n \to \infty} |u_n| = 1\),但 \(u_n\) 交替取 1 和 \(-1\)极限不存在
 

四、核心用途

该性质常用于:
  1. 快速判断极限不存在:若 \(|u_n|\) 的极限非 0(或不存在),则 \(u_n\) 的极限必不存在(或非 0),进而判定级数发散(利用 “级数收敛的必要条件”)。
  2. 简化极限计算:若已知 \(u_n\) 的极限,可直接通过绝对值求 \(|u_n|\) 的极限。
理解这个性质的关键是 绝对值不等式的放缩 和 数列极限定义的应用,同时要牢记 “逆命题不成立” 的反例,避免逻辑错误。