Enunciado:
Demostrar que toda sucesión de números reales convergente tiene límite único.
Planteamiento:
Designamos con la letra q a la proposición: una sucesión de números reales dada és convergente; y, con la letra p, la proposición: el límite de una sucesión convergente és único. Pretendemos probar que p es cierta. Para ello, decidimos utilizar la ley de reducción al absurdo, que dice lo siguiente:
\neg p \wedge (q \wedge \neg q ) \Rightarrow p \quad \quad \quad (*)
Resolución:
La proposición q viene de la propia definición de límite de una sucesión de números reales: a_n tiende a l_1 ( cuando n \rightarrow \infty ) si, para un número real \epsilon, podemos encontrar un n_{\epsilon} \in \mathbb{N} de tal forma que \forall n \ge n_{\epsilon} se cumpla que
\left| l_1 - a_n \right| < \epsilon.
De la definición de sucesión convergente se sigue que
\left| l_1 - a_n \right| = \left| l_1 - l_2 + l_2 - a_n \right| \ge \left| l_1 - l_2 \right| - \left| l_2 - a_n \right| \quad \quad (1)
Démonos cuenta ahora que, sin perdida de generalidad, podemos escoger el siguiente valor para \epsilon
\epsilon = \dfrac{\left| l_1 - l_2 \right|}{2}
A continuación, vemos - de (1) - que
\left| l_1 - a_n \right| \ge 2\,\epsilon - \epsilon
és decir
\left| l_1 - a_n \right| \ge \epsilon
que significa que la sucesión no converge a l_1, y, por tanto, se obtiene \neg q
Por consiguiente, llegamos (en este punto del razonamiento) a una contradicción, puesto que se da q \wedge \neg q
Y, habida cuenta de la ley (*), queda demostrada la proposición p
\square
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