高等数学中,收敛函数和发散函数主要通过极限概念来区分。收敛指的是数列或函数在变量趋于无穷大时,其值趋于一个确定的极限。对于数列,判断收敛性通常借助定理;级数的收敛则依赖于部分和的极限是否存在。而发散则意味着它们的极限不存在,例如像调和级数那样,尽管部分和逐项增加,但整体没有有限极限。
收敛数列的定义是:对于任意给定的b>0,存在正整数N,当n>N时,数列的绝对差值|an-A|小于b,此时数列收敛于A。函数的收敛定义类似于数列,使用柯西准则,即函数在某点的极限需要满足对任意b>0,存在c>0,使得在一定区间内函数值的差小于b。
发散级数则是指部分和序列没有有限极限的级数,比如经典的调和级数。收敛的级数要求所有项趋近于0,但这并不意味着所有趋于0的级数都收敛,因为还有其他复杂的例子。
在迭代算法中,收敛性也有所区分:全局收敛意味着在给定区间上的所有初始值都会趋向于同一个极限;而局部收敛则只在某个邻域内成立。这种收敛与发散的概念,是数学分析中理解函数和级数行为的基础。