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陶哲軒實分析-第12章 度量空間 4/5節

12.4 Cauchy序列及完備度量空間

習題
12.4.1-12.4.3根據提示,與提示中證明完全類似,只寫了12.4.1的。
12.4.1 根據提示
對於xn,對於任意ε,存在N,滿足如果n>N,那麼d(xnx)ε,由於nj嚴格增,那麼存在M,滿足如果j > M,則nj>N,這樣d(x(nj)x)ε

12.4.2 根據提示 略
12.4.3 根據提示 略
12.4.4
對於任意ε,存在M,如果m,n>M|aman|ε/2,存在N,如果m>N|anjx0|ε/2,取L=max(M,nN),則如果n>L,則|anx0||an

anj+1|+|x0anj+1|ε,由於ε可以任意小,所以序列收斂。

12.4.5
根據附著點的定義,對於任意Mmε>0,都存在nN使得d(x(n),L)<ε,對於12.2.9中附著點的定義,只需要把上面的ε換成r即可,交集總不空。
題目既然問逆命題是否成立,那麼應該是不成立,但是我怎麼感覺成立呢,因為取r=1/n,對於任意n,都存在x滿足|xL|<1/n,這就是極限點的定義呀

12.4.6
反證法,假設有2個極限點a<b,那麼存在M,m>M則|ama|(ba)/3,存在N,m>N則|amb|(ba)/3,取任意m>max(M,N),則|

ab||aam|+|bam|(ba)2/3,矛盾。

12.4.7
(a)根據定義12.2.12,Y是閉集,需要證明它包含所有邊界點,根據命題12.2.10,如果x0是邊界點,那麼存在Y中序列收斂到x0,由於Y是完備的,那麼所有這樣的x0都屬於Y,也就是包含所有邊界點,也就是閉的。
(b)由於Y是閉的,那麼所有Y中收斂序列必須收斂到Y,這就是完備性的定義。

12.4.8
(a)
自反性d(xn,xn)=0
對稱性d(xn,yn)=d(yn,xn)
傳遞性d(xn,zn)d(xn,yn)+d(yn,zn)ε/2+ε/2=ε
(b)
因為x=limxny=limyn都存在,所以lim

d(xn,yn)存在並且等於