第五周。

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@@ -533,8 +533,8 @@
\end{proposition}
\begin{proof}
$\toinf a_n = a$。则$\forall \varepsilon > 0$$\exists n_0 \in \naturalnum$,使$\forall n, n' > n_0$,都有$\vert a_n - a \vert < \dfrac{\varepsilon}{2}, \vert a_{n'} - a \vert < \dfrac{\varepsilon}{2}$。由三角不等式
\[\vert a_n - a_{n'} = \vert a_n - a - (a_{n'} - a) \vert \leq \vert a_n - a \vert + \vert a_{n'} - a \vert < \varepsilon\]
$\toinf a_n = a$。则$\forall \varepsilon > 0$$\exists n_0 \in \naturalnum$,使$\forall n, n^\prime > n_0$,都有$\vert a_n - a \vert < \dfrac{\varepsilon}{2}, \vert a_{n^\prime} - a \vert < \dfrac{\varepsilon}{2}$。由三角不等式
\[\vert a_n - a_{n^\prime} = \vert a_n - a - (a_{n^\prime} - a) \vert \leq \vert a_n - a \vert + \vert a_{n^\prime} - a \vert < \varepsilon\]
\end{proof}
\begin{theorem}[Cauchy收敛原理]\label{cauchy principle of convergence}
@@ -548,12 +548,12 @@
\end{lemma}
\begin{proof}
取基本列$\{a_n\}$$\exists n_0 \in \naturalnum$,使$\forall n, n' > n_0$ $\vert a_n - a_{n'} \vert < 1$。由此可得$\forall n > n_0$$\vert a_n - a_{n_0 + 1} \vert < 1$,所以$\vert a_n \vert \leq \vert a_{n_0 + 1} \vert + 1$
取基本列$\{a_n\}$$\exists n_0 \in \naturalnum$,使$\forall n, n^\prime > n_0$ $\vert a_n - a_{n^\prime} \vert < 1$。由此可得$\forall n > n_0$$\vert a_n - a_{n_0 + 1} \vert < 1$,所以$\vert a_n \vert \leq \vert a_{n_0 + 1} \vert + 1$
进一步有$\forall n \in \naturalnum$$\vert a_n \vert \leq \vert a_1 \vert + \cdots + \vert a_{n_0} \vert + \vert a_{n_1+1}+1\vert$
\end{proof}
\begin{lemma}[Bolzano-Weierstrass列紧性原理]\label{cauchy priciple of convergence lemma 2}
\begin{lemma}[Bolzano-Weierstrass列紧性原理]\label{Bolzano-Weierstrass列紧性原理}
有界数列必有收敛子列。
\end{lemma}
@@ -644,15 +644,15 @@
任取基本列$\{a_n\}$。由引理\ref{cauchy priciple of convergence lemma 1}$\{a_n\}$有界。
由引理\ref{cauchy priciple of convergence lemma 2},存在$\{a_n\}$的一个收敛子列$\{a_{k_n}\}$
由引理\ref{Bolzano-Weierstrass列紧性原理},存在$\{a_n\}$的一个收敛子列$\{a_{k_n}\}$
$\toinf a_{k_n} = a$,下面验证$\toinf a_n = a$
注意
\[\vert a_n - a \vert \leq \vert a_n - a_{k_n} \vert + \vert a_{k_n} - a \vert \eqper\]
首先,$\forall \varepsilon > 0$$\exists n_1 \in \naturalnum$,使$\forall n, n' > n_1$,有\begin{equation*}\tag{1}\label{cauchy principle of convergence eq1}
\vert a_n - a_{n'} \vert < \dfrac{\varepsilon}{2} \text{}
首先,$\forall \varepsilon > 0$$\exists n_1 \in \naturalnum$,使$\forall n, n^\prime > n_1$,有\begin{equation*}\tag{1}\label{cauchy principle of convergence eq1}
\vert a_n - a_{n^\prime} \vert < \dfrac{\varepsilon}{2} \text{}
\end{equation*}
其次,由$\toinf a_{k_n} = a$$\exists n_2 \in \naturalnum$,使$\forall n > n_2$,有\begin{equation*}\tag{2}\label{cauchy principle of convergence eq2}
@@ -724,7 +724,7 @@
\begin{enumerate}
\item 单调性原理
\item 确界原理
\item Bolzano-Weirstrass列紧原理
\item Bolzano-Weierstrass列紧原理
\item Cauchy收敛原理
\item 区间套原理
\item Heine-Borel有限覆盖原理
@@ -757,7 +757,7 @@
因此$\eta = \xi$
\end{proof}
也可以由闭区间套定理证明Bolzano-Weirstrass定理
也可以由闭区间套定理证明Bolzano-Weierstrass定理
\begin{proof}
$\{x_n\}$为有界数列。则$\exists a_1 < b_1$,满足$\forall n, x_n \in [a_1, b_1]$。用$\dfrac{a_1 + b-1}{2}$$[a_1, b_1]$分为两个区间,则其中至少有一个包含$\{x_n\}$的无穷多项,记为$[a_2, b_2]$,再用$\dfrac{a_2 + b_2}{2}$$[a_2, b_2]$分为两个区间,其中至少有一个包含$\{x_n\}$的无穷多项,记为$[a_3, b_3]$。如此继续,得到区间序列$[a_n, b_n], n=1,2, \cdots$,满足
\[[a_{n+1}, b_{n+1}] \subset [a_n, b_n](n = 1, 2, \cdots)\]