הבדלים בין גרסאות בדף "הלמה של קנטור"

מתוך Math-Wiki
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
 
שורה 2: שורה 2:
  
 
==הלמה של קנטור==
 
==הלמה של קנטור==
תהי <math>I_n</math> סדרה של קטעים סגורים המוכלים זה בזה <math>I_1\supseteq I_2\supseteq ...</math>, כך שאורך הקטעים שואף לאפס. אזי '''קיימת''' נקודה '''יחידה''' c הנמצאת בכל הקטעים.
+
תהי <math>I_n</math> סדרה של קטעים סגורים המוכלים זה בזה <math>I_1\supseteq I_2\supseteq\cdots</math>, כך שאורך הקטעים שואף לאפס. אזי '''קיימת''' נקודה '''יחידה''' <math>c</math> הנמצאת בכל הקטעים.
 
+
  
 
===הוכחה===
 
===הוכחה===
נסמן <math>I_n=[a_n,b_n]</math>. לפי הנתון שהקטעים מוכלים זה בזה, ניתן להסיק כי <math>a_n</math> מונוטונית עולה וחסומה על ידי <math>b_1</math>, ואילו <math>b_n</math> מונוטונית יורדת וחסומה על ידי <math>a_1</math>.
+
נסמן <math>I_n=[a_n,b_n]</math> . לפי הנתון שהקטעים מוכלים זה בזה, ניתן להסיק כי <math>a_n</math> מונוטונית עולה וחסומה על-ידי <math>b_1</math> , ואילו <math>b_n</math> מונוטונית יורדת וחסומה על-ידי <math>a_1</math> .
  
לכן שתי הסדרות מונוטוניות וחסומות ולכן מתכנסות. כיוון שאורך הקטעים שואף לאפס, <math>\lim |b_n-a_n|=0</math> ולכן גבול הסדרות זהה. נוכיח כי הנקודה  
+
לכן שתי הסדרות מונוטוניות וחסומות ולכן מתכנסות. כיון שאורך הקטעים שואף לאפס, <math>\lim |b_n-a_n|=0</math> ולכן גבול הסדרות זהה. נוכיח כי הנקודה  
::<math>c=\lim a_n=\lim b_n</math>  
+
:<math>c=\lim a_n=\lim b_n</math>
 
מקיימת את הדרוש.
 
מקיימת את הדרוש.
  
  
נניח בשלילה, כי קיים קטע כך ש <math>c\notin [a_k,b_k]</math>. לכן <math>c<a_k</math> או <math>c>b_k</math> וכיוון שאילו סדרות מונוטוניות, הגבול שלהן שונה מ-c בסתירה. (<math>\lim a_n \geq a_k > c</math> או <math>\lim b_n \leq b_k < c</math>.)
+
נניח בשלילה, כי קיים קטע כך ש- <math>c\notin[a_k,b_k]</math> . לכן <math>c<a_k</math> או <math>c>b_k</math> וכיון שאילו סדרות מונוטוניות, הגבול שלהן שונה מ- <math>c</math> בסתירה. (<math>\lim a_n\ge a_k>c</math> או <math>\lim b_n\le b_k<c</math>)
  
לכן הנקודה c שייכת לכל הקטעים. נניח והייתה נקודה נוספת <math>c\neq d</math> השייכת לכל הקטעים. לכן אורך כל הקטעים הוא לפחות <math>|d-c|>0</math> בסתירה לכך שהאורך שואף לאפס.
+
לכן הנקודה <math>c</math> שייכת לכל הקטעים. נניח והייתה נקודה נוספת <math>c\ne d</math> השייכת לכל הקטעים. לכן אורך כל הקטעים הוא לפחות <math>|d-c|>0</math> בסתירה לכך שהאורך שואף לאפס.
  
 
[[קטגוריה:אינפי]]
 
[[קטגוריה:אינפי]]

גרסה אחרונה מ־12:47, 4 בנובמבר 2016

חזרה למשפטים באינפי

הלמה של קנטור

תהי I_n סדרה של קטעים סגורים המוכלים זה בזה I_1\supseteq I_2\supseteq\cdots, כך שאורך הקטעים שואף לאפס. אזי קיימת נקודה יחידה c הנמצאת בכל הקטעים.

הוכחה

נסמן I_n=[a_n,b_n] . לפי הנתון שהקטעים מוכלים זה בזה, ניתן להסיק כי a_n מונוטונית עולה וחסומה על-ידי b_1 , ואילו b_n מונוטונית יורדת וחסומה על-ידי a_1 .

לכן שתי הסדרות מונוטוניות וחסומות ולכן מתכנסות. כיון שאורך הקטעים שואף לאפס, \lim |b_n-a_n|=0 ולכן גבול הסדרות זהה. נוכיח כי הנקודה

c=\lim a_n=\lim b_n

מקיימת את הדרוש.


נניח בשלילה, כי קיים קטע כך ש- c\notin[a_k,b_k] . לכן c<a_k או c>b_k וכיון שאילו סדרות מונוטוניות, הגבול שלהן שונה מ- c בסתירה. (\lim a_n\ge a_k>c או \lim b_n\le b_k<c)

לכן הנקודה c שייכת לכל הקטעים. נניח והייתה נקודה נוספת c\ne d השייכת לכל הקטעים. לכן אורך כל הקטעים הוא לפחות |d-c|>0 בסתירה לכך שהאורך שואף לאפס.