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2016-01-05 18:05:06
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0에 수렴하는 것과 1에 수렴하는 것이 "다르다" 라는 것은 틀린 생각입니다. 다만 이렇게 차이를 보이는 것 같은 이유는 0이라는 아주 특별한 숫자 때문이죠. 이 개념을 이해하기 위해서는 추상대수학에 대한 지식이 좀 있어야 하는데요, 간단하게 말씀드리자면 실수는 filed 입니다. 수학에서 filed라 함은 여러가지 성격이 있는데 그 중 하나가 "0을 제외한 모든 숫자는 곱셈 아래에서 역의를 갖는다" 입니다. 2의 역의는 1/2, 1의 역의는 1/1 처럼 말이죠. 그런데 0은 왜 제외하냐? 0은 곱셈 내에서 절대적인 수이기 때문입니다. 곱셈 내에서 유일하게 어떤 수로 곱하든 0을 답으로 주는 것이죠. 따라서 0을 무슨 수로 곱하든 1이란 값을 가질수가 없기에 0은 제외합니다.
이것이 왜 중요하냐? 0으로 수렴하는 값은 0에 한없이 가까워지지만 0은 아닌 경우가 많습니다. 예를 들어 1/n 이란 숫자를 생각해봅시다. 0으로 수렴하죠. 하지만 n이 아무리 커져도 정작 0은 되지 않습니다. 이 차이가 무한히 작아지지만 0이란 숫자는 절대적인 숫자이고 모든 실수 중에 절대적인 숫자는 0뿐이 없습니다. 따라서 아무리 가까워져도 1/n과 0이 곱셈 내에서 똑같은 행동을 보일수는 없는 것이죠.
해석학측 측면에서 보자면 이렇습니다. 0으로 수렴하는 수열 f_n(f_n=/=0, f_n->0) 이 있다고 봅시다. 위에서 본 1/n이 이런 경우죠. 그리고 무한대로 발산하는 수열 g_n(g_n->inf)도 있다고 봅시다. 그런데 f_n은 polynomial 형식으로 수렴하고 g_n 은 exponential 형식으로 발산한다고치면 g_n*f_n 은 계속 증가합니다. 예를 들어 g_n이 100일때 f_n은 1/10 뿐이 안되고 n이 늘어날때마다 이 차이는 더 심해집니다. 따라서 f_n*g_n 은 무한대로 발산합니다. 하지만 반대로 f_n은 expo 형식으로 수렴하고 g_n은 poly형식으로 발산한다면 위와는 반대 일이 일어나면서 결국 0으로 수렴하게 됩니다.
마지막으로 f_n 이라는 수열이 아니라 0 이라는 숫자를 따져봅시다. 혹은 f_n=0 이라는 수열을 보죠. 이 경우 n에 상관없이 내 수열은 항상 0 이므로 f_n*g_n=0입니다.. 이 경우는 g_n의 발산 속도를 따져보고 자시고도 없는 것이죠. 왜냐? 0은 절대적이니까요.