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■36046 / inTopicNo.1)  証明の問題
  
□投稿者/ なち 一般人(1回)-(2008/09/30(Tue) 20:42:40)
    lim(n→∞) a[n]=A, lim(n→∞) b[n]=B とする。

    lim(n→∞) (a[n]-b[n])=A-Bを、ε-N法で示せ。

    という問題です。

    どなたか宜しくお願いします;
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■36048 / inTopicNo.2)  Re[1]: 証明の問題
□投稿者/ miyup 大御所(553回)-(2008/09/30(Tue) 21:14:16)
    No36046に返信(なちさんの記事)
    > lim(n→∞) a[n]=A, lim(n→∞) b[n]=B とする。
    > lim(n→∞) (a[n]-b[n])=A-Bを、ε-N法で示せ。
    条件より
     forallε[1]>0, exist N[1](Natural Number) s.t. n[1]≧N[1] → |a[n[1]]-A|<ε[1]
     forallε[2]>0, exist N[2](Natural Number) s.t. n[2]≧N[2] → |b[n[2]]-B|<ε[2]
    ここで
    N=max(N[1],N[2])、ε=ε[1]+ε[2] とおくと
     n≧N のとき
     |(a[n]-b[n])-(A-B)|=|a[n]-A+B-b[n]|≦|a[n]-A| + |B-b[n]|<ε[1]+ε[2]=ε
    となる。
    (記号のかわりにめちゃくちゃ英語でsorry)
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■36050 / inTopicNo.3)  Re[2]: 証明の問題
□投稿者/ なち 一般人(2回)-(2008/09/30(Tue) 22:23:53)
    返信ありがとうございます。

    質問なのですが、
    forallε[1]>0, exist N[1](Natural Number) s.t. n[1]≧N[1] → |a[n[1]]-A|<ε[1]
     forallε[2]>0, exist N[2](Natural Number) s.t. n[2]≧N[2] → |b[n[2]]-B|<ε[2]
    の「forall」や「Natural Number」というのがありますが、これって何ですか?

    あと、任意のε>0を与える自然数N[1]が存在するから、
    n[1]≧N[1] → |a[n[1]]-A|<ε[1]
    となるのですよね?
    このときってnにもn[1]と1をつけなければならないのでしょうか?

    宜しくお願いします。
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■36053 / inTopicNo.4)  Re[3]: 証明の問題
□投稿者/ miyup 大御所(555回)-(2008/09/30(Tue) 22:54:42)
    2008/09/30(Tue) 22:56:31 編集(投稿者)

    No36050に返信(なちさんの記事)
    > 質問なのですが、
    > forallε[1]>0, exist N[1](Natural Number) s.t. n[1]≧N[1] → |a[n[1]]-A|<ε[1]
    >  forallε[2]>0, exist N[2](Natural Number) s.t. n[2]≧N[2] → |b[n[2]]-B|<ε[2]
    > の「forall」や「Natural Number」というのがありますが、これって何ですか?

    forall は「任意の」、existは「存在する」、Natural Numberは「自然数」です。
    普通は記号で書きますね。(フォントがないので英語にしました)

    > あと、任意のε>0を与える自然数N[1]が存在するから、
    > n[1]≧N[1] → |a[n[1]]-A|<ε[1]
    > となるのですよね?
    > このときってnにもn[1]と1をつけなければならないのでしょうか?

    n にはつけなくてもいいです。N やεにつけた勢いでつけてしまいました。
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■36055 / inTopicNo.5)  Re[2]: 証明の問題
□投稿者/ WIZ 大御所(292回)-(2008/09/30(Tue) 22:57:52)
    miyupさんへ

    > forallε[1]>0, exist N[1](Natural Number) s.t. n[1]≧N[1] → |a[n[1]]-A|<ε[1]
    > forallε[2]>0, exist N[2](Natural Number) s.t. n[2]≧N[2] → |b[n[2]]-B|<ε[2]
    > ここで
    > N=max(N[1],N[2])、ε=ε[1]+ε[2] とおくと
    > n≧N のとき
    > |(a[n]-b[n])-(A-B)|=|a[n]-A+B-b[n]|≦|a[n]-A| + |B-b[n]|<ε[1]+ε[2]=ε
    > となる。

    上記の証明で殆ど正しいと思いますが、一箇所指摘させてください。
    # 私の考え違いの可能性もありますので、気を悪くなさらないでください。

    最終的にはεに対してNが定まらなければなりません。
    ε = ε[1]+ε[2]という形にしてしまうと、ε[1]とε[2]値には任意性があります。
    つまり、ε[1]はどんな小さい値でも取れてしまうので、N[1]は定まりません。
    N = max(N[1],N[2])ですから、εに対してNが定まらないことになります。

    ここはやはり、ε[1] = ε[2] = ε/2としてしまった方が良いと思います。
    即ち、
    for all ε > 0, exist N[1](Natural Number) s.t. n[1]≧N[1] → |a[n[1]]-A| < ε/2
    for all ε > 0, exist N[2](Natural Number) s.t. n[2]≧N[2] → |b[n[2]]-B| < ε/2
    こうすれば、任意の正の数εに対して、N[1]とN[2]が定まり、よってNも定まると思います。
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■36056 / inTopicNo.6)  Re[4]: 証明の問題
□投稿者/ なち 一般人(3回)-(2008/09/30(Tue) 23:05:44)
    2008/09/30(Tue) 23:10:22 編集(投稿者)

    返信ありがとうございます。

    ちょっとあまりついていけてない部分がありますが、

    なんでn≧N[1]→la[n]-Al<(ε/2)というように、
    (ε/2)というのはどこからでてきたものなんでしょうか;

    大学の授業の例題で、
    lim(n→∞) a[n]=A, lim(n→∞) b[n]=B とする。

    lim(n→∞) (a[n]+b[n])=A+Bを、ε-N法で示せ。

    というのをやったときにも、

    任意のε>0を与える自然数N[1]が存在して、

    n≧N[1]→la[n]-Al<(ε/2)
    というように書かれていました;

    宜しくお願いします。


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■36057 / inTopicNo.7)  Re[5]: 証明の問題
□投稿者/ miyup 大御所(556回)-(2008/09/30(Tue) 23:11:05)
    No36056に返信(なちさんの記事)
    > |a[n[1]]-A|<ε[1] ←もε[1]というのは区別したから1ってあるんですか?
    そうです。
    > 例題で、
    > lim(n→∞) a[n]=A, lim(n→∞) b[n]=B とする。
    > lim(n→∞) (a[n]+b[n])=A+Bを、ε-N法で示せ。
    > というのをやったときに、
    > 任意のε>0を与える自然数N[1]が存在して、
    > n≧N[1]→la[n]-Al<(ε/2)
    > というのがでてきたんですが、
    > なぜこのときは(ε/2)ってでてきたんでしょうか?
    これは WIZ さんの回答を見てください。
    la[n]-Al<(ε/2)、la[n]-Bl<(ε/2) を足し合わせると
    うまいぐあいに la[n]-Al+la[n]-Bl<「ε」になります。
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■36058 / inTopicNo.8)  Re[6]: 証明の問題
□投稿者/ なち 一般人(4回)-(2008/09/30(Tue) 23:17:03)
    結局最終的にεを出したかったから、ε/2とおいたっていうことですか?
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■36059 / inTopicNo.9)  Re[3]: 証明の問題
□投稿者/ miyup 大御所(557回)-(2008/09/30(Tue) 23:19:01)
    2008/09/30(Tue) 23:41:47 編集(投稿者)

    No36055に返信(WIZさんの記事)
    > miyupさんへ
    > 最終的にはεに対してNが定まらなければなりません。
    > ε = ε[1]+ε[2]という形にしてしまうと、ε[1]とε[2]値には任意性があります。
    > つまり、ε[1]はどんな小さい値でも取れてしまうので、N[1]は定まりません。
    > N = max(N[1],N[2])ですから、εに対してNが定まらないことになります。

    任意に定めたε[1],ε[2]に対してN[1},N[2]が定まります。
    N = max(N[1],N[2]) も最初に定めたε[1],ε[2]に対して定まることになる
    という認識でしたが…
    εも ε/2 = max(ε[1],ε[2]) としておいた方が安全でしょうか。

    > ここはやはり、ε[1] = ε[2] = ε/2としてしまった方が良いと思います。
    > 即ち、
    > for all ε > 0, exist N[1](Natural Number) s.t. n[1]≧N[1] → |a[n[1]]-A| < ε/2
    > for all ε > 0, exist N[2](Natural Number) s.t. n[2]≧N[2] → |b[n[2]]-B| < ε/2
    > こうすれば、任意の正の数εに対して、N[1]とN[2]が定まり、よってNも定まると思います。

    このほうがわかりやすいですね。
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■36060 / inTopicNo.10)  Re[7]: 証明の問題
□投稿者/ miyup 大御所(558回)-(2008/09/30(Tue) 23:19:21)
    No36058に返信(なちさんの記事)
    > 結局最終的にεを出したかったから、ε/2とおいたっていうことですか?
    そうです。
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■36061 / inTopicNo.11)  Re[8]: 証明の問題
□投稿者/ なち 一般人(5回)-(2008/09/30(Tue) 23:29:22)
    なるほど・・・。
    でもこれって、分母が3とか4ではダメなんですか?


    あともう1つ気になるのがあるのですが、
    N = max(N[1],N[2]) というのはどういう意味なのでしょうか?;
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■36062 / inTopicNo.12)  Re[9]: 証明の問題
□投稿者/ miyup 大御所(559回)-(2008/09/30(Tue) 23:33:50)
    No36061に返信(なちさんの記事)
    > なるほど・・・。
    > でもこれって、分母が3とか4ではダメなんですか?
    かまいませんが、そのようにする必然性がないですね。
    > あともう1つ気になるのがあるのですが、
    > N = max(N[1],N[2]) というのはどういう意味なのでしょうか?;
    N[1]とN[2]の小さくない方(一般的には大きい方)をとってそれをNとする
    という意味です。
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■36063 / inTopicNo.13)  Re[4]: 証明の問題
□投稿者/ なち 一般人(6回)-(2008/10/01(Wed) 00:09:36)
    結局どちらか大きいほうをNとして、
    n≧N のとき
     |(a[n]-b[n])-(A-B)|=|a[n]-A+B-b[n]|≦|a[n]-A| + |B-b[n]|<ε[1]+ε[2]=ε
    と答えにもっていくじゃないですか?

    n≧Nのnというのは、1でも2でもなんでもいい数のことをさしてるんですか?

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■36064 / inTopicNo.14)  Re[5]: 証明の問題
□投稿者/ miyup 大御所(560回)-(2008/10/01(Wed) 00:13:10)
    2008/10/01(Wed) 00:14:47 編集(投稿者)

    No36063に返信(なちさんの記事)
    > 結局どちらか大きいほうをNとして、
    > n≧N のとき
    >  |(a[n]-b[n])-(A-B)|=|a[n]-A+B-b[n]|≦|a[n]-A| + |B-b[n]|<ε[1]+ε[2]=ε
    > と答えにもっていくじゃないですか?
    >
    > n≧Nのnというのは、1でも2でもなんでもいい数のことをさしてるんですか?

    n≧Nなので、N以上ならなんでもいいです。
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■36065 / inTopicNo.15)  Re[6]: 証明の問題
□投稿者/ なち 一般人(7回)-(2008/10/01(Wed) 00:26:33)
    なるほど!!

    確認なのですが、
    forall ε > 0, exist N[1](Natural Number) s.t. n[1]≧N[1] → |a[n[1]]-A| < ε/2
    forall ε > 0, exist N[2](Natural Number) s.t. n[2]≧N[2] → |b[n[2]]-B| < ε/2

    N = max(N[1],N[2]) とする。

    n≧N のとき
    |(a[n]-b[n])-(A-B)|=|a[n]-A+B-b[n]|≦|a[n]-A| + |B-b[n]|<(ε/2)+(ε/2)=ε

    と書けば問題ないでしょうか?



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■36066 / inTopicNo.16)  Re[7]: 証明の問題
□投稿者/ miyup 大御所(561回)-(2008/10/01(Wed) 00:30:45)
    No36065に返信(なちさんの記事)
    forall ε > 0, exist N[1],N[2](Natural Number) s.t. n[1]≧N[1] ,n[2]≧N[2] → |a[n[1]]-A| < ε/2 ,|b[n[2]]-B| < ε/2
    ここで、
    N = max(N[1],N[2]) とすると
    n≧N のとき
    |(a[n]-b[n])-(A-B)|=|a[n]-A+B-b[n]|≦|a[n]-A| + |B-b[n]|<(ε/2)+(ε/2)=ε
    となる。
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■36067 / inTopicNo.17)  Re[8]: 証明の問題
□投稿者/ なち 一般人(8回)-(2008/10/01(Wed) 00:35:26)
    ありがとうございました!
    おかげで理解することができました!!
解決済み!
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■36090 / inTopicNo.18)  Re[4]: 証明の問題
□投稿者/ WIZ 大御所(294回)-(2008/10/01(Wed) 21:45:33)
    miyupさんへ

    (lim[n→∞]a[n] = A)∧(lim[n→∞]b[n] = B) ⇒ (lim[n→∞](a[n]-b[n]) = A-B)
    を証明することが目的(題意)です。

    題意の結論部分は、εを正の実数、Nを自然数として、
    (∀ε)(∃N)(n > N ⇒ |(a[n]-b[n])-(A-B)| < ε)
    です。つまり任意のεに対してNが存在しなければなりません。

    題意の仮定部分をmiyupさんは、ε[1],ε[2]を正の実数、N[1],N[2]を自然数として、
    (∀ε[1])(∃N[1])(n ≧ N[1] ⇒ |a[n]-A| < ε[1])
    (∀ε[2])(∃N[2])(n ≧ N[2] ⇒ |b[n]-B| < ε[2])
    N = max(N[1],N[2])
    ε = ε[1]+ε[2]
    と分解されたので、順番として
    「任意のεに対して、ε[1]とε[2]が定まり、N[1]とN[2]が定まり(存在し)、Nが定まる(存在する)」
    ということが保証(?)されなければなりません。

    > 任意に定めたε[1],ε[2]に対してN[1},N[2]が定まります。
    上記は正しいと思います。

    > N = max(N[1],N[2]) も最初に定めたε[1],ε[2]に対して定まることになる
    > という認識でしたが…
    N[1]が定まる(存在する)という前提なら上記は正しいのですが、
    N[1]はε[1]に依存する値なので、先ずε[1]が定まることが前提となります。
    ε = ε[1]+ε[2]という関係式だけではε[1]は定まりません。
    いくらでも小さな正の実数値を取ることができててしまいます。
    # ε = ε[1]+ε[2]という条件だけでは、ε[1],ε[2]の2数は定まりません。

    > εも ε/2 = max(ε[1],ε[2]) としておいた方が安全でしょうか。
    上記だけなら不足だと思います。
    上記かつε = ε[1]+ε[2]というのならOKと思いますが、これはε[1] = ε[2] = ε/2と同値です。
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■36096 / inTopicNo.19)  Re[5]: 証明の問題
□投稿者/ miyup 大御所(564回)-(2008/10/01(Wed) 23:08:56)
    No36090に返信(WIZさんの記事)
    > # ε = ε[1]+ε[2]という条件だけでは、ε[1],ε[2]の2数は定まりません。
    任意のεに対して
    ε=ε[1]+ε[2] となるようにε[1]とε[2]を好きにとればよいのでは?
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■36111 / inTopicNo.20)  Re[6]: 証明の問題
□投稿者/ なち 一般人(9回)-(2008/10/02(Thu) 22:41:51)
    読み直してひっかかるところがあるんですが、

    forall ε > 0, exist N[2](Natural Number) s.t. n[2]≧N[2] → |b[n[2]]-B| < ε/2

    の|b[n[2]]-B| < ε/2って、|B-b[n[2]]| < ε/2ではないんですか?


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