聚点这个概念,听起来有点抽象,其实,它在数学分析里,非常重要,特别是,在实变函数中,更是核心,今天,我们就来聊聊,到底什么是聚点,以及,我们该如何,去求一个集合的聚点。
我们得明白,聚点是什么,简单说,一个点,如果它的任意小邻域内,都包含集合中,无穷多个点,那么,这个点,就是聚点,注意,这个点本身,可以不在集合里,所以,聚点也叫极限点,它刻画了,集合的“凝聚”特性。
那么,具体怎么求呢,别急,我们一步步来。
1、从定义出发,直接验证
最根本的方法,就是回归定义,给定一个集合,和一个候选点,我们检查,该点的任意邻域,是否总包含,集合中,异于该点的点,如果是,它就是聚点。
比如,集合是开区间,那么,区间内每个点,显然都是聚点,因为,你取再小的邻域,里面也全是集合的点,而且,区间的端点,虽然不在集合内,但它的任意邻域,也包含了,集合内的点,所以,端点也是聚点。
这个方法,很直接,但有时候,操作起来,比较繁琐,需要,对每个点,进行判断。
2、利用序列与极限的关系
一个非常有用的定理是,点x是集合E的聚点,当且仅当,存在E中,一个各项互异的点列,这个点列,以x为极限,这个定理,把聚点问题,转化为了,找收敛子列的问题。
比如,集合是{1, 1/2, 1/3, ...},显然,点0不在集合里,但是,我们可以取点列,就是集合本身,它收敛到0,而且,各项互异,所以,0就是,这个集合的聚点,而集合内,其他点,都不是聚点。
这个方法,在证明中,尤其常用,它提供了,一个动态的视角。
3、区分内点、边界点与聚点
理解聚点,还要厘清,它和内点,以及边界点的关系,一个集合的内点,一定是聚点,因为内点,有个邻域,完全在集合内,自然包含,无穷多点。
而边界点,则不一定,如果边界点,某个邻域内,只有它自己,属于集合,那么,它就不是聚点,比如,孤立点集合,它的每个点,都是边界点,但都不是聚点。
所以,求聚点的时候,可以先找,集合的所有内点,它们肯定是,然后,再重点考察,那些边界点。
4、掌握常见集合的聚点
记住一些,典型集合的聚点,很有帮助,这能让你,快速判断。
比如,任何区间,无论开闭,它的聚点集,就是它的闭包,也就是,区间本身,加上端点,而有理数集,在整个实数轴上,处处稠密,所以,每个实数,都是它的聚点。
再比如,整数集,它的每个点,都是孤立点,所以,没有聚点,而康托尔集,虽然很稀疏,但它完美,没有孤立点,它的每个点,都是聚点。
求聚点,核心是理解,它的定义内涵,然后,灵活运用,序列工具,并分清,它与其他点的联系,多练习几个例子,你就能,熟练掌握了。


