Nullfolgen

Eine Folge mit dem Grenzwert 0 heißt Nullfolge.
Das Konvergenzkriterium vereinfacht sich dann zu:
(an)(a_n) ist eine Nullfolge, wenn für jedes ϵ>0\epsilon>0 ein nϵn_\epsilon existiert, so dass an<ϵ|a_n|<\epsilon gilt.

Beispiel

Die Folge an=1na_n=\dfrac 1 n ist eine Nullfolge. Wenn ϵ>0\epsilon>0 vorgegeben ist, wählen wir nϵ>1ϵn_\epsilon>\dfrac 1 \epsilon und es gilt: an=1n<1nϵ<ϵ|a_n|=\dfrac 1 n< \dfrac 1 {n_\epsilon}<\epsilon.
 
 

Satz 5225D (Eigenschaften von Nullfolgen)

  1. Sei (an)(a_n) eine Nullfolge und es gelte bn=anb_n=a_n oder bn=anb_n=-a_n, dann ist (bn)(b_n) eine Nullfolge.
  2. Sei (an)(a_n) eine Nullfolge und es gelte anbnan-a_n\leq b_n\leq a_n, dann ist (bn)(b_n) eine Nullfolge.
  3. Sei (an)(a_n) eine Nullfolge und cRc\in\domR, dann ist (can)(c\cdot a_n) Nullfolge.
  4. Sei (an)(a_n) und (bn)(b_n) Nullfolgen, dann ist (an+bn)(a_n+ b_n) eine Nullfolge.
  5. Sei (an)(a_n) eine Nullfolge und (bn)(b_n) beschränkt, dann ist (anbn)(a_n\cdot b_n) eine Nullfolge.

Beweis

(ii) Es gilt bn<an<ϵ|b_n|<|a_n|<\epsilon für alle n>nϵn>n_\epsilon.
(i) folgt aus (ii).
(iii) Falls c=0, ist die Behauptung trivial. Sei c0c\neq0. Sei ϵ>0\epsilon>0 so gewählt, dass für alle n>nϵn>n_\epsilon gilt: an<ϵc|a_n|<\dfrac \epsilon {|c|}, also gilt dann can=can<ϵ|ca_n|=|c||a_n|<\epsilon.
(iv) Wenn (an)(a_n) Nullfolge ist, gilt an<ϵ2|a_n|<\dfrac \epsilon 2 für alle n>nϵn>n_\epsilon und wenn (bn)(b_n) Nullfolge ist, gilt bn<ϵ2|b_n|<\dfrac \epsilon 2 für alle n>mϵn>m_\epsilon. Beide Ungleichungen sind offensichtlich für alle n>max(nϵ,mϵ)n>\max(n_\epsilon,m_\epsilon) wahr. Dann gilt auch: an+bnan+bn<ϵ2+ϵ2=ϵ|a_n+b_n|\leq|a_n|+|b_n|<\dfrac \epsilon 2+\dfrac \epsilon 2=\epsilon (siehe Satz 5221C).
(v) Wegen der Beschränktheit von (bn)(b_n) existiert ein c>0c>0 mit cbnc-c\leq b_n\leq c. Also gilt auch: cananbncan-ca_n\leq a_nb_n\leq ca_n und wegen (iii) und (ii) folgt die Behauptung.

Beispiel

Alle Folgen der Form cnk\dfrac c {n^k} mit cRc\in \domR und festem kN+k\in\domNP sind nach Satz 5225D Nullfolgen.

Bemerkung

Aus Satz 5225D folgt dann auch, dass die Nullfolge einen Vektorraum über den reellen Zahlen bilden. Dieser ist aber nicht endlichdimensional.

Miß alles, was sich messen läßt, und mach alles meßbar, was sich nicht messen läßt.

Galileo Galilei

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