∑КОЛЛОК.
Тренажёр по матанализу
ТЕМА 32 / 55 · ПУНКТ 32 10–15 минут

Фундаментальная последовательность и полнота

Сначала пойми идею. Затем попробуй рассказать доказательство своими словами и закрепи результат задачей.

Что означают буквы и значки12 обозначений

Здесь — обозначения, которые встретятся в этой теме. Точный смысл буквы уточняй по формуле рядом с ней.

xx
Произвольный элемент множества или число, с которым работаем.
aa
Заданное число или точка; в теме о пределах часто это значение, к которому приближаемся.
nn
Натуральный номер члена последовательности или количество шагов.
mm
Другой натуральный номер; помогает сравнить два члена.
NN
Номер, начиная с которого утверждение верно для всех следующих членов.
dd
Расстояние между двумя точками.
Q\Q
Множество рациональных чисел: дробей вида p/q, где q ≠ 0.
R\R
Множество вещественных чисел: все точки числовой прямой.
ε\varepsilon
Любая выбранная точность результата: насколько близко нужно подойти к пределу.
∀\forall
«Для любого»: утверждение должно быть верно при каждом допустимом выборе.
∃\exists
«Существует»: достаточно найти хотя бы один подходящий объект.
→\to
Стрелка показывает направление отображения или приближения к пределу.
ШАГ 01

Разбираемся в теме

  • (xn)(x_n) фундаментальна (последовательность Коши), если ∀ε>0 ∃N ∀n,m>N: d(xn,xm)<ε\forall\eps>0\ \exists N\ \forall n,m>N:\ d(x_n,x_m)<\eps.
  • Метрическое пространство полно, если каждая фундаментальная последовательность в нём сходится к точке этого же пространства.

В Q\Q обычная метрика не полна: рациональные десятичные приближения 2\sqrt2 фундаментальны, но предела в Q\Q нет.

R\R полно.

НАГЛЯДНАЯ СХЕМА · Фундаментальная последовательность
nNвесь хвост тесно собран
Для больших m и n её члены близки друг к другу: |xₙ−xₘ| < ε. В ℝ такая последовательность имеет предел.
ДЛЯ УСТНОГО ОТВЕТА

Доказательство

Всякая сходящаяся последовательность фундаментальна: при xn→ax_n\to a возьми хвост, где d(xn,a)<ε/2d(x_n,a)<\eps/2; тогда d(xn,xm)≤d(xn,a)+d(a,xm)<εd(x_n,x_m)\le d(x_n,a)+d(a,x_m)<\eps.

Понял идею?Проверь себя на задаче или устном вопросе.