Фундаментальная последовательность

Фундаментальная последовательность, или сходящаяся в себе последовательность, или последовательность Коши — последовательность точек метрического пространства такая, что для любого ненулевого заданного расстояния существует элемент последовательности, начиная с которого все элементы последовательности находятся друг от друга на расстоянии менее, чем заданное.

Определение

Последовательность точек [math]\displaystyle{ \{x_n\}_{n=1}^\infty }[/math] метрического пространства [math]\displaystyle{ (X, \rho) }[/math] называется фундаментальной, если она удовлетворяет критерию Коши:

Для всякого [math]\displaystyle{ \varepsilon \gt 0 }[/math] найдётся такое натуральное [math]\displaystyle{ N }[/math], что [math]\displaystyle{ \rho(x_{n}, x_{m}) \lt \varepsilon\ }[/math] для всех [math]\displaystyle{ n, m \gt N }[/math].

Связанные определения

• Метрическое пространство, в котором каждая фундаментальная последовательность сходится к элементу этого же пространства, называется полным.

Свойства

• Каждая сходящаяся последовательность является фундаментальной, но не каждая фундаментальная последовательность сходится к элементу из своего пространства.
• Метрическое пространство является полным тогда и только тогда, когда всякая система вложенных замкнутых шаров с неограниченно убывающим радиусом имеет непустое пересечение, состоящее из одной точки.
• Если последовательность фундаментальна и содержит сходящуюся подпоследовательность, то сама последовательность сходится.
• Если последовательность фундаментальна, то она ограничена.

Литература

• Колмогоров А. Н., Фомин С. В. Элементы теории функций и функционального анализа, — М.: Наука, 2004. — 7-е изд.
• Шилов Г. Е. Математический анализ. Функции одного переменного. Ч. 3, — М.: Наука, 1970.