コンテンツにスキップ

収束する数列の極限はただ一つ.(P24)

定理1.12'

 収束する数列{𝛼𝑛}の極限は唯一つしかない.

 この定理までの実数の性質において,実数の除法について何もわかっていない. よって,𝜀2は使えない.つまり, |𝛼𝑛𝛼|<𝜀2を使えないということ. よって,|𝛽𝛼|=|𝛽𝛼𝑛+𝛼𝑛𝛼|<𝜀2+𝜀2=𝜀 という証明ができないということ.

 背理法により示す.

 数列{𝛼𝑛}が2つの極限𝛼,𝛽,𝛼<𝛽を持つとする. 定理1.4により,𝛼<𝑟<𝛽を満たす 有理数𝑟が存在する.定理1.12により, 有限個を除いて𝛼𝑛<𝑟を満たす.つまり,𝛼𝑛<𝑟を満たす𝛼𝑛が無数にある. 定理1.12は,極限とちょっとでも差がある𝑟𝛼部分には無数に数列があるということだったから.

 また同様に,定理1.12より有限個を除いて𝑟<𝛼𝑛を満たす. つまり,𝑟<𝛼𝑛を満たす𝛼𝑛が無数にある. こちらは𝛽𝑟部分に無数に数列があるということだ.

 以上により,無数の𝛼𝑛について,𝛼𝑛<𝑟𝑟<𝛼𝑛を満たすことになる. 矛盾が生じる.

 背理法により,極限はただ一つしかない.