柯西序列描述的是:一个数列的项与项之间越来越接近,而不是直接描述它们接近某个具体极限。

设数列为:

$$ \{a_n\} $$

如果对任意小的正数 $\epsilon>0$,都存在一个正整数 $N$,使得当 $m,n>N$ 时,总有:

$$ |a_n-a_m|<\varepsilon $$

(意思是:只要下标足够大,后面的任意两项之间都可以靠得任意近。)

那么称 $\{a_n\}$ 是一个柯西序列,也叫基本列。

直观理解

普通收敛数列说的是:

$$ a_n\to A $$

也就是数列越来越靠近某个确定的数 $A$。

柯西序列说的是:

$$ a_n \text{ 和 } a_m \text{ 越来越靠近彼此} $$

它不要求提前知道极限是谁。

例如:

$$ 1,\ 1.4,\ 1.41,\ 1.414,\ 1.4142,\cdots $$

这些数越来越接近 $sqrt{2}$,后面的项之间也越来越接近,所以它是柯西序列。

在实数中,它收敛到:

$$ \sqrt{2} $$

但如果只看有理数域 $\mathbb{Q}$,它虽然每一项都是有理数,却没有有理数极限,因为: