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魏尔斯特拉斯(波尔查诺-魏尔斯特拉斯定理怎么证明)

时间:2022-09-22 23:29 | 栏目:汽车 | 点击:

(1)引理的证明:我们来构造这个子列设有实数列,定义集合集合中的每个元素,都比其后的所有元素都大。

如果X中有无限个元素,在其中取下标递增的一个数列,那么这个数列是的子列,并且单调递减,构造完毕。

如果X中元素个数有限,那么如果设N为其中最大的下标,对任意的an,它之后至少会有一个元素大于它。

于是取k0 = N + 1, 为第一个大于的元素的下标,为第一个大于的元素的下标,依此类推,就可以得到的一个子列,它是单调递增的,构造完毕。

综上可得,有界的实数列必然包含单调的子列。

(2)定理的证明:先考虑n = 1的情况。

对于一个有界闭集中的实数列,取它的一个单调子列。

不妨设这个子列单调递增,由于数列有上界,这个子列必然收敛。

又因为集合是闭集,收敛的极限必然在集合中,于是我们找到了收敛的子列,因此集合是序列紧致的。

对于,证明的思路是取多次子列。

设为一个有界序列,则n个实数列都是有界数列。

于是存在的子列使得收敛。

但是仍是有界数列,因而存在子列使得也收敛(注意这里必然是收敛的)。

在进行类似的n次操作后,我们就可以得到一个子列,使得都收敛,也就是说存在子列收敛。

由于集合是闭集,收敛的极限必然在集合中,因此集合是序列紧致的,证毕。

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