G1-E1

Pruebe que si x<y+εx < y + \varepsilon para todo ε>0\varepsilon > 0, entonces x≤yx \leq y. Deduzca que si ∣x−y∣<ε|x - y| < \varepsilon para todo ε>0\varepsilon > 0, entonces x=yx = y.

Dem:Dem:

Una primera idea era por el contrarecíproco, y luego por absurdo. Pero decidí ir directo por absurdo.

Dados x,y∈Rx,y \in \mathbb{R} tal que x<y+ε∀ε>0x<y+\varepsilon \quad\forall\varepsilon>0. Supongo, buscando una contradicción, que x>yx>y Considero ε=x−y>0\varepsilon=x-y>0 Tengo

x<y+ε=y+(x−y)=x  ⟹  x<xx<y+\varepsilon=\cancel{ y }+(x-\cancel{ y })=x \implies x<x

Lo cual es una contradicción, debido a la suposición de que x>yx>y. Entonces debe suceder que x≤yx\leq y .

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Falta deducir que si ∣x−y∣<ε|x - y| < \varepsilon para todo ε>0\varepsilon > 0, entonces x=yx = y.

Dado E>0\mathcal{E}>0

∣x−y∣<E  ⟺  {x−y<E(1)y−x<E(2)|x-y|<\mathcal{E}\iff \begin{cases} x-y<\mathcal{E} \quad (1)\\ y-x<\mathcal{E}\quad (2) \end{cases}

Si utilizamos la propiedad anterior en (1) y (2) tenemos que

∣x−y∣<E  ⟺  {x≤yy≤x  ⟹  x=y|x-y|<\mathcal{E}\iff \begin{cases} x\leq y\\ y\leq x \end{cases} \implies x=y

E\mathcal{E} era arbitrario, por lo tanto se cumple ∀E>0\forall\mathcal{E}>0

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