カントールの区間縮小法
カントールの区間縮小法
閉区間\(I_{n}=\left[a_{n},b_{n}\right],\left(n\in\mathbb{N}\right)\)が\(I_{n}\supseteq I_{n+1}\)を満たし、\(\lim_{n\rightarrow\infty}\left(b_{n}-a_{n}\right)=0\)となるとき、\(\bigcap_{n\in\mathbb{N}}I_{n}=\left\{ \alpha\right\} \)となる\(\alpha\)が存在する。
ここで\(\alpha=\lim_{n\rightarrow\infty}a_{n}=\lim_{n\rightarrow\infty}b_{n}\)である。
閉区間\(I_{n}=\left[a_{n},b_{n}\right],\left(n\in\mathbb{N}\right)\)が\(I_{n}\supseteq I_{n+1}\)を満たし、\(\lim_{n\rightarrow\infty}\left(b_{n}-a_{n}\right)=0\)となるとき、\(\bigcap_{n\in\mathbb{N}}I_{n}=\left\{ \alpha\right\} \)となる\(\alpha\)が存在する。
ここで\(\alpha=\lim_{n\rightarrow\infty}a_{n}=\lim_{n\rightarrow\infty}b_{n}\)である。
\(a_{n}\)は有界で単調増加数列であるので\(\lim_{n\rightarrow\infty}a_{n}=\alpha\)となる\(\alpha\)が存在する。
同様に\(b_{n}\)は有界で単調減少数列であるので\(\lim_{n\rightarrow\infty}b_{n}=\beta\)となる\(\beta\)が存在する。
\(\lim_{n\rightarrow\infty}\left(b_{n}-a_{n}\right)=\beta-\alpha=0\)なので\(\alpha=\beta\)となる。
任意の\(n\)に対し\(a_{n}\leq\alpha\leq b_{n}\)となるので\(\alpha\in I_{n}\)となり、\(\lim_{n\rightarrow\infty}I_{n}=\lim_{n\rightarrow\infty}\left[a_{n},b_{n}\right]=\alpha\)となる。
これより、題意は成り立つ。
同様に\(b_{n}\)は有界で単調減少数列であるので\(\lim_{n\rightarrow\infty}b_{n}=\beta\)となる\(\beta\)が存在する。
\(\lim_{n\rightarrow\infty}\left(b_{n}-a_{n}\right)=\beta-\alpha=0\)なので\(\alpha=\beta\)となる。
任意の\(n\)に対し\(a_{n}\leq\alpha\leq b_{n}\)となるので\(\alpha\in I_{n}\)となり、\(\lim_{n\rightarrow\infty}I_{n}=\lim_{n\rightarrow\infty}\left[a_{n},b_{n}\right]=\alpha\)となる。
これより、題意は成り立つ。
ページ情報
| タイトル | カントールの区間縮小法 |
| URL | https://www.nomuramath.com/tmv0mq6l/ |
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数列が収束するならば有界
ボルツァーノ・ワイエルシュトラスの定理
有界実数列は収束する部分列を持つ。
有理数全体の集合のデデキント切断と最大元・最小元
項別積分と項別微分
\[
\sum_{k=1}^{\infty}\int_{a}^{b}f_{k}\left(x\right)dx=\int_{a}^{b}\sum_{k=1}^{\infty}f_{k}\left(x\right)dx
\]