Avanzado-Práctica 3- Sucesiones y cardinalidad

Tema: Sucesiones y cardinalidad

Tue-27-08-2024 11:59 status: tags:


Sucesiones

Ej. 1

Dada una sucesioˊn (an)n∈N que converge a l∈R. Probar que (an2)n∈N converge a l2\text{Dada una sucesión $(a_{n})_{n\in \mathbb{N}}$ que converge a $l\in \mathbb{R}$. Probar que $(a_{n}^{2})_{n\in \mathbb{N}}$ converge a $l^{2}$}

Ej. 2 Práctica 1, 14)

Sean (an)n≥1⊆R y l∈R.Probar que si toda subsucesioˊn (ank)k∈N tiene una subsucesioˊn (ankj)j∈N que converge a l, entonces la sucesioˊn (an)n∈N converge a l\begin{array}{l} \text{Sean $(a_{n})_{n\geq1}\subseteq \mathbb{R}$ y $l\in \mathbb{R}$.}\\ \text{Probar que si toda subsucesión $(a_{n_{k}})_{k\in \mathbb{N}}$ tiene una subsucesión $(a_{n_{k_{j}}})_{j\in \mathbb{N}}$ que converge a $l$}\\ \text{, entonces la sucesión $(a_{n})_{n\in \mathbb{N}}$ converge a $l$} \end{array}

Vamos por absurdo: Usamos que cualquier subsucesión de una sucesión que converge a ll también converge a ll. Asumimos que no converge a ll. Y encontramos una subsucesión que converja a ll

Buscamos negar para todo ϵ>0 ∃n0∈N∣si n≥n0\epsilon>0\: \exists n_{0}\in \mathbb{N}|si\:n\geq n_{0} se cumple:

∣an−l∣<ϵ|a_{n}-l|<\epsilon

Entonces veo si existe algún

ϵ>0 ∀n0∈N,∃n≥n0:∣an−l∣≥ϵ(*)\epsilon>0\:\forall n_{0}\in N,\exists n\geq n_{0}:|a_{n}-l|\geq\epsilon \tag{*}

Luego fijemos el ϵ>0\epsilon>0. Existe n1≥1n_{1}\geq{1} tal que vale (*) Luego existe n2≥n1+1n_{2}\geq n_{1}+1 tal que vale (*) Luego existe n3≥n2+1n_{3}\geq n_{2}+1 y así ... Así tengo infinitos términos nin_{i}. Me armo entonces una subsucesión con estos términos que definí. Verificar que la subsucesión (ank)k(a_{n_{k}})_{k} no tiene ninguna subsubsucesión convergente a ll. Llegamos a un absurdo.


Ej. 3

Sean (an)n(a_{n})_{n} y (bn)n(b_{n})_{n} sucesiones con límite a,ba,b respectivamente. Demostrar:

  1. Si an≤bna_{n}\leq b_{n} entonces a≤ba\leq b
  2. L sucesión (an+bn)(a_{n}+b_{n}) tiene límite a+ba+b

1.1. Fijamos cualquier ϵ≥0\epsilon\geq0. Y usamos la definición del límite. Y también usemos ej.1 de la práctica 1.

x<y+ϵ,∀ϵ>0  ⟹  x≤yx<y+\epsilon, \forall\epsilon>0\implies x\leq y ∃n0∈N:∣an−a∣<ϵ2 ∀n≥n0,\exists n_{0}\in \mathbb{N}:|a_{n}-a|< \frac{\epsilon}{2} \quad \quad \quad \quad \text{ $\forall n\geq n_{0}$,}

además:

∃m0∈N:∣bb−b∣<ϵ2 ∀m≥m0. \exists m_{0}\in \mathbb{N}:|b_{b}-b|< \frac{\epsilon}{2} \quad \quad \quad \quad \text{ $\forall m\geq m_{0}$. }

Buscamos probar que a<b+ϵa<b+\epsilon. Sea l=max{n0,m0}l=max\{ n_{0},m_{0} \}

a=a+al−al≤∣a−al∣+al<ϵ2+al=ϵ2+al−bl+bl≤ϵ2+bl+b−bpuesal−bl<=0≤ϵ2∣bl−b∣+b<ϵ+b\begin{array}{l} a=a+a_{l}-a_{l}\leq|a-a_{l}|+a_{l}< \frac{\epsilon}{2} + a_{l} \\ = \frac{\epsilon}{2} + a_{l} - b_{l} + b_{l} \\ \leq \frac{\epsilon}{2} + b_{l} + b - b \quad pues \quad a_{l} - b_{l} <=0 \\ \leq \frac{\epsilon}{2} |b_{l} - b| + b \\ < \epsilon + b \end{array}

2.2. Con los mismos n0n_{0} y m0m_{0} anteriores , si l=max{n0,m0}l=max\{ n_{0},m_{0} \}

∣a+b−(al+bl)∣=∣a−al+b−bl∣≤∣a−al∣+∣b−bl∣<ϵ\begin{array}{l} |a+b-(a_{l}+b_{l})|=|a-a_{l}+b-b_{l}|\leq|a-a_{l}|+|b-b_{l}|< \epsilon \end{array}

Ej.4

Con las hipótesis del ejercicio anterior probar que (anbn)n(a_{n}b_{n})_{n} tiene limite abab Además (anbn)\left( \frac{a_{n}}{b_{n}} \right) tiene límite ab\frac{a}{b} Siempre que ... Completar la frase y probarla.


Cardinalidad

X={2k:k∈Z} es numerable.\text{$X=\{ 2^{k}:k\in \mathbb{Z} \}$ es numerable.}

Sabemos que existe biyección entre N\mathbb{N} y Z\mathbb{Z}. Además la composición de biy. es biy. . Luego

N→Z→X\mathbb{N}\to \mathbb{Z}\to X

con k ∣→2kk\,|\to {2^{k}} es una biyección. Otra forma:

X⊆Q entonces #X≤#N=ℵ0Pero X es infinito , entonces #X≥ℵ0Por lo tanto #X=ℵ0\begin{array}{l} \text{$X\subseteq \mathbb{Q}$ entonces $\#X\leq\#\mathbb{N}=\aleph_{0}$}\\ \text{Pero $X$ es infinito , entonces $\#X\geq\aleph_{0}$} \\ \text{Por lo tanto $\#X=\aleph_{0}$} \end{array}

Para la clase que viene

Probar que NxN es numerable.\text{Probar que $\mathbb{N}x\mathbb{N}$ es numerable.} N∼N×N\mathbb{N}\sim \mathbb{N}\times \mathbb{N} (m,n)→m+(m+n−1)(m+n−2)2(m,n)\to m+\frac{(m+n-1)(m+n-2)}{2}

De acá existe

q:N→Q+sobreyectivaq:\mathbb{N}\to \mathbb{Q}^{+} \quad sobreyectiva

Como N∼N×N\mathbb{N}\sim \mathbb{N}\times \mathbb{N}:

ϕ:N→N×N→Q+(m,n)→mn\begin{array}{l} \phi:\mathbb{N}\to &\mathbb{N}\times \mathbb{N}\to \mathbb{Q}^{+} \\ &(m,n)\to \frac{m}{n} \end{array}

Esto implica #N=#N×N≥#Q+\#\mathbb{N}=\#\mathbb{N}\times \mathbb{N}\geq\#\mathbb{Q}^{+}. Pero Q+\mathbb{Q}^{+} no es finito. Entonces #Q+≥#N\#\mathbb{Q}^{+}\geq\#\mathbb{N} Por lo tanto #Q+=#N\#\mathbb{Q}^{+}= \#\mathbb{N} Luego Q+∪Q−∪{0}=Q\mathbb{Q}^{+}\cup \mathbb{Q}^{-}\cup \{ 0 \}=\mathbb{Q} Por lo tanto Q\mathbb{Q} es numerable, pues la union finita de conjuntos numerables o finitos es numerable.

Lo siguiente es una sobreyección para ilustrar el ejercicio nomás: q:R→Qq:\mathbb{R}\to \mathbb{Q} sobreyectiva.

q(z)={zz∉Q0z∈Qq(z)=\begin{cases} z &z\not\in \mathbb{Q} \\ 0&z \in \mathbb{Q} \end{cases}

Ver si R\mathbb{R} tiene cardinal mayor a (0,1)(0,1). Responder y probar.

#(0,1)=#R\#(0,1)=\#\mathbb{R}

Sabemos que #R≥#(0,1)\#\mathbb{R}\geq \#(0,1)

Citas y Comentarios