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Teorema de Rudin 3.27

Teorema 3.27 de Rudin del libro Principios de análisis matemático en las páginas 61-62 estados que,

Supongamos $a_1\ge a_2\ge a_3\ge \cdots \ge 0.$, Entonces la serie de $\sum_{n=1}^{\infty}a_{n}$ converge si y sólo si la serie $\sum_{k=0}^{\infty}2^{k}a_{2^{k}}=a_{1}+2a_{2}+4a_{4}+8a_{8}+\cdots$ converge.

Yo podría seguir todos los argumentos a excepción de la última frase, que es

Por (8) y (9), las secuencias de $\left\{ s_{n}\right\}$ $\left\{ t_{k}\right\}$ son ambos delimitada o ambos sin límites.

Aquí (8) y (9) son

(8) Para $n<2^k$, $s_n \le t_k$.

(9) Para $n>2^k$, $2s_n \ge t_k$.

donde $s_{n}=\sum_{i=1}^{n}a_{i}$, $t_{k}=\sum_{i=0}^{k}2^{i}a_{2^{i}}.$

¿Por qué son los dos secuencias de cualquiera de los dos delimitada o ambos sin límites? El (8) parece implicar que si $t_k$ converge, entonces $s_n$ converge. El (9) parece implicar que si $s_n$ converge, entonces $t_k$ converge. Yo no podía más argumentos para ver cómo la última frase obras.

Gracias por cualquier ayuda.

Por CIERTO, para $n=2^k$, parece como $s_n \le t_k$.

9voto

Vijay Saradhi Puntos 6

Supongamos $\{s_n\}$ es acotado, por lo que el $-M \le s_n \le M$ algunos $M > 0$. Deje $k \in \mathbb{N}$. Elija $n_1$ tal que $n_1 < 2^k$. Por $(8)$,

$$-M \le s_{n_1} \le t_k$$

Ahora elija $n_2$, de modo que $n_2 > 2^k$. Entonces

$$2M \ge 2s_{n_2} \ge t_k$$

Por lo tanto, la secuencia de $\{t_n\}$ está acotada. El uso de razonamiento similar a la conclusión de que si $\{t_n\}$ es acotado, entonces $\{s_n\}$ está acotada.

Supongamos $\{s_n\}$ es ilimitado. Deje $M > 0$. Existe $n \in \mathbb{N}$ tal que $s_n > M$. Elija $k$ tal que $2^k > n$. A continuación,

$$t_k \ge s_n > M$$

por lo $\{t_n\}$ es ilimitado. A la inversa ($\{t_n\}$ ilimitado $\implies$ $\{s_n\}$ sin límites) es similar.

3voto

Calvin Lin Puntos 33086

[No entiendo su confusión, por lo que simplemente escribo lo que parece obvio, usando la palabra delimitada / no acotada en lugar de convergente (que todavía no nos importa)]

Si$s_n$ no tiene límites, entonces por (8),$t_k$ no tiene límites. Si$t_k$ no tiene límites, entonces por (9),$s_n$ no tiene límites.

Si$s_n$ está delimitado, entonces por (9),$t_k$ está delimitado. Si$t_k$ está delimitado, entonces por (8),$s_n$ está delimitado.

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