Dim. Teorema di unicità del limite di successioni reali
Salve a tutti. Vi scrivo per chiedere delucidazioni riguardo la dimostrazione del teorema di unicità del limite per successioni reali. Ho visto, attraverso la funzione cerca, che l'argomento è già stato trattato diverse volte; tuttavia, pur avendo letto i post già aperti su questo argomento ancora mi rimangono dei dubbi.
Per prima cosa vorrei riportare la dimostrazione che ho negli appunti per vederificare se è corretta o meno (infatti non sarebbe la prima volta che scrivo una cosa per un'altra).
Teorema. Sia ${a_n}_n_in_NN$ una successione di numeri reali. Se ${a_n}_n_in_NN$ è convergente, allora il limite è unico.
Dimostrazione (per assurdo).
Poichè la successione è convergente si ha $lim_(n -> oo) a_n = l_1$.
Ragioniamo per assurdo e assumiamo che il limite non è unico, cioè $lim_(n -> oo) a_n = l_2$, con $l_1!=l_2$
Esplicitiamo la definizione di limite:
1) $AA \epsilon>0" "EE \nu_1 in NN" ":" "AAn > \nu_1" "si" "ha" "|a_n - l_1| <\epsilon/2$
2) $AA \epsilon>0" "EE \nu_2 in NN" ":" "AAn > \nu_2" "si" "ha" "|a_n - l_2| <\epsilon/2$
Ponendo $\nu = max {\nu_1," "\nu_2}" "AAn > \nu" "si" "ha:
3) $|a_n - l_1| <\epsilon/2$
4) $|a_n - l_2| <\epsilon/2$
Consideriamo $|l_2 - l_1| = |l_2 - a_n + a_n - l_1|$
Utilizzando la disuguaglianza triangolare si ottiene: $|l_2 - a_n + a_n - l_1|" "<=" "|l_2 - a_n| + |a_n - l_1|$
Riordinando e sommando membro a membro le relazioni 3) e 4) si ottiene:
$|a_n - l_2| + |a_n - l_1|" "<" "\epsilon/2 + \epsilon/2$
Ed infine si arriva all'assurdo: $AA \epsilon>0" "|l_2 - l_1|" "<\epsilon$, segue che $l_1=l_2$.
---------------
Questo è quanto scritto nel mio quaderno. Ora per prima cosa vorrei sapere se quanto scritto è esatto ed in particolare se è corretto il passaggio della somma "membro a membro". Questo è l'unica cosa che ho aggiunto io per giustificare questo: $|a_n - l_2| + |a_n - l_1|" "<" "\epsilon/2 + \epsilon/2$.
Il mio principale dubbio riguarda l'ultimo passaggio: cioè quando si arriva all'assurdo. Perchè segue che i due limiti sono uguali?
Ho letto come ripeto sia le altre discussioni qui sul forum, sia su appunti recuperati su internet, ma ancora non riesco a capire quel passaggio. Chiedo quindi se potreste spiegarmelo, magari con qualche esempio.
Grazie anticipatamente per il vostro aiuto.
Per prima cosa vorrei riportare la dimostrazione che ho negli appunti per vederificare se è corretta o meno (infatti non sarebbe la prima volta che scrivo una cosa per un'altra).
Teorema. Sia ${a_n}_n_in_NN$ una successione di numeri reali. Se ${a_n}_n_in_NN$ è convergente, allora il limite è unico.
Dimostrazione (per assurdo).
Poichè la successione è convergente si ha $lim_(n -> oo) a_n = l_1$.
Ragioniamo per assurdo e assumiamo che il limite non è unico, cioè $lim_(n -> oo) a_n = l_2$, con $l_1!=l_2$
Esplicitiamo la definizione di limite:
1) $AA \epsilon>0" "EE \nu_1 in NN" ":" "AAn > \nu_1" "si" "ha" "|a_n - l_1| <\epsilon/2$
2) $AA \epsilon>0" "EE \nu_2 in NN" ":" "AAn > \nu_2" "si" "ha" "|a_n - l_2| <\epsilon/2$
Ponendo $\nu = max {\nu_1," "\nu_2}" "AAn > \nu" "si" "ha:
3) $|a_n - l_1| <\epsilon/2$
4) $|a_n - l_2| <\epsilon/2$
Consideriamo $|l_2 - l_1| = |l_2 - a_n + a_n - l_1|$
Utilizzando la disuguaglianza triangolare si ottiene: $|l_2 - a_n + a_n - l_1|" "<=" "|l_2 - a_n| + |a_n - l_1|$
Riordinando e sommando membro a membro le relazioni 3) e 4) si ottiene:
$|a_n - l_2| + |a_n - l_1|" "<" "\epsilon/2 + \epsilon/2$
Ed infine si arriva all'assurdo: $AA \epsilon>0" "|l_2 - l_1|" "<\epsilon$, segue che $l_1=l_2$.
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Questo è quanto scritto nel mio quaderno. Ora per prima cosa vorrei sapere se quanto scritto è esatto ed in particolare se è corretto il passaggio della somma "membro a membro". Questo è l'unica cosa che ho aggiunto io per giustificare questo: $|a_n - l_2| + |a_n - l_1|" "<" "\epsilon/2 + \epsilon/2$.
Il mio principale dubbio riguarda l'ultimo passaggio: cioè quando si arriva all'assurdo. Perchè segue che i due limiti sono uguali?
Ho letto come ripeto sia le altre discussioni qui sul forum, sia su appunti recuperati su internet, ma ancora non riesco a capire quel passaggio. Chiedo quindi se potreste spiegarmelo, magari con qualche esempio.
Grazie anticipatamente per il vostro aiuto.
Risposte
"Jo_90":Pensa ad un numero reale positivo $a$ talmente piccolo che per ogni $epsilon>0$ si abbia $a
Perchè segue che i due limiti sono uguali?
Questa è una delle proprietà fondamentali dei numeri reali, la proprietà archimedea.
Allora, spero di non dire una corbelleria. Se non sbaglio la frase che hai scritto potrebbe essere equivalente a questa: a è un numero reale positivo più piccolo di tutti i numeri (epsilon) positivi? Quindi ne deduco che a=0?