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¿Cuando tenemos $\liminf_{n\to\infty}(a_n+b_n)=\liminf_{n\to\infty}(a_n)+\liminf_{n\to\infty}(b_n)$?

No es difícil mostrar que $$\liminf_{n\to\infty}(a_n+b_n)\geq\liminf_{n\to\infty}(a_n)+\liminf_{n\to\infty}(b_n)$$ para cualquier $\{a_n\},\{b_n\}\subset{\Bbb R}$ de manera tal que el lado derecho está definido (es decir, no $\infty-\infty$ o $-\infty+\infty$). También, si $\lim a_n$ $\lim b_n$ existen, entonces tenemos $$ \liminf_{n\to\infty}(a_n+b_n)=\liminf_{n\to\infty}(a_n)+\liminf_{n\to\infty}(b_n). $$

El artículo de la wikipedia sobre el límite inferior y límite superior da condiciones suficientes para "$=$" para sostener que no veo la manera de que lo demuestran:

si uno de $\lim a_n$ $\lim b_n$ existe, entonces tenemos "$=$".

Aquí están mis preguntas:

  • ¿Cómo puedo mostrar la declaración anterior?
  • Es esta condición también es necesario?

Por ejemplo supongamos $\lim a_n=a$. Para mostrar $$ \liminf_{n\to\infty}(a_n+b_n)=a+\liminf_{n\to\infty}(b_n), $$ esto es suficiente para mostrar que $$ \liminf_{n\to\infty}(a_n+b_n)\leq\liminf_{n\to\infty}(a_n)+\liminf_{n\to\infty}(b_n) $$ Creo que de alguna manera me tendría que usar $\liminf_{n\to\infty}(a_n)=\limsup_{n\to\infty}(a_n)=a$. Pero no veo cómo esto funciona.

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Jim Petkus Puntos 3447

Igualdad: voy a utilizar la más conveniente caracterización de $\liminf x_n$ menos en el límite de $[-\infty,+\infty]$ de todos convergen las subsecuencias de $x_n$ (incluyendo la infinidad de casos, donde yo diría, tienden, en lugar de converger).

Tome una larga $b_{n_k}$$b_n$, lo que tiende a $\liminf b_n$. Entonces $$\lim_k a_{n_k}+b_{n_k}= \lim_k a_{n_k}+\lim_k b_{n_k}=\lim a_n +\liminf b_n.$$ Por lo $\liminf (a_n+b_n)\leq \lim a_n +\liminf b_n$.

Ahora tome una larga $a_{n_k}+b_{n_k}$$a_n+b_n$, lo que tiende a $\liminf (a_n+b_n)$. Entonces $$\lim_k b_{n_k}=\lim_k (a_{n_k}+b_{n_k})-a_{n_k}=\liminf (a_n+b_n)-\lim a_n.$$ Por lo $\liminf b_n\leq \liminf (a_n+b_n)-\lim a_n$.

Esto demuestra la deseada igualdad.

No equivalencia: Por ejemplo $$ \liminf (-1)^n+(-1)^n=-2=(-1)+(-1)=\liminf (-1)^n+\liminf (-1)^n. $$

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Halil Duru Puntos 1192

Simplemente $$ \liminf_{n\to\infty} (b_n) = \liminf_{n\to\infty} (a_n-a + b_n) = \liminf_ {n\to\infty} (a_n + b_n)-a $$

Tenga en cuenta que en la primera igualdad $|a_n-a|$ se puede hacer menos de $\varepsilon$ suficientemente

gran $n$ $\clubsuit$

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