שינויים

קפיצה אל: ניווט, חיפוש

משפט בולצאנו-ויירשטראס

הוסרו 41 בתים, 06:54, 19 ביוני 2017
ראשית, נזכר ב'''למה של קנטור'''. יהי <math>\{I_n\}</math> אוסף של קטעים סגורים <math>I_n=[a_n,b_n]</math> כך שכל אחד מוכל בקודמו (כלומר <math>a_n</math> מונוטונית לא-יורדת, ו- <math>b_n</math> מונוטונית לא-עולה). עוד נניח כי אורך הקטעים שואף ל- <math>0</math> , כלומר <math>\lim\limits_{n\to\infty}\Big[b_n-a_n\Big]=0</math> .
אזי קיימת נקודה יחידה השייכת '''לכל''' הקטעים. (מתקיים באופן טבעי שנקודה זו שווה לגבול הסדרות <math>a_n,b_n</math> .)
נביט כעת בסדרה חסומה <math>-M\le a_n\le M</math> (זכרו, הסדרה לא חייבת להיות בכל הקטע הזה, רק לא לצאת ממנו). כיון שבסדרה ישנם אינסוף אברים, הקטע <math>I_1:=[-M,M]</math> מכיל אינסוף אברים מהסדרה.
נביט כעת בשני חצאי הקטע <math>[-M,0],[0,M]</math> . '''בהכרח אחד מהם לפחות מכיל אינסוף אברים מהסדרה''' (וזה עיקר הרעיון של ההוכחה). נסמן את חצי הקטע הזה ב- <math>I_2</math> . נחצה את הקטע הזה לשניים, ונבחר חצי שמכיל אינסוף אברים.
אם כך, קיבלנו סדרה של קטעים <math>I_1\supseteq I_2\supseteq\cdots</math> המקיימת את התכונות הבאות:
*כל קטע מוכל בקודמו
*אורך כל קטע הוא חצי קודמו. כיון שאורך הקטע הראשון הנו <math>2M</math> אורך הקטע <math>I_n</math> שווה ל- <math>\dfrac{M}{2^{n-2}}</math> . ברור שאורך הקטעים שואף ל- <math>0</math> לכן-
*יהי <math>\epsilonvarepsilon>0</math> , . רוצים להוכיח כי בסביבת <math>\epsilonvarepsilon</math> של <math>L</math> ישנם אינסוף אברים מהסדרה.*כיון שאורך הקטעים שבנינו שואפים ל- <math>0</math> , יש קטע שאורכו קטן מ- <math>\fracdfrac{\epsilonvarepsilon}{2}</math> .
*לפי ההגדרה של <math>L</math> מהלמה של קנטור, <math>L</math> מוכל בכל הקטעים שבנינו ובפרט בקטע הקטן הזה.
*לכן בודאי הקטע הקטן מוכל בסביבת <math>\epsilonvarepsilon</math> של <math>L</math> .*אבל אחת התכונות של הקטעים שבנינו היא שהם מכילים אינסוף איברים אברים מהסדרה ולכן קיימים אינסוף אברים מהסדרה בסביבת <math>\epsilonvarepsilon</math> של <math>L</math> .<math>\blacksquare</math>
כפי שרצינו להוכיח.
[[קטגוריה:אינפי]]
226
עריכות