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El conjunto de todos los límites de la sub serie de una serie convergente absoluta

Deje $\sum_{i=1}^\infty a_i$ ser absolutamente convergente la serie y vamos a $\sum_{i=1}^\infty b_i$ ser una sub-serie de la misma, es decir $$b_j=c_j\cdot a_j\quad (c_j\in\{0,1\}),\qquad\forall j\in\mathbb N$$ Podemos decir que el $\sum_{i=1}^\infty b_i$ es absolutamente convergente así. Por lo que su límite, decir $L$, es un número real.

Ahora la pregunta es, ¿qué se puede decir sobre el conjunto de todos los posibles valores de $L$? Está conectado? Cerrado tal vez? Ni cerrado / conectado / compact? Yo no tengo ni idea.

Podemos determinar si un número pertenece a este grupo o no? Yo estaba especialmente interesado en la búsqueda de un sub-serie de $\sum \frac 1{n^2}$ cuyo límite es, decir $\frac{\pi}6$, y luego terminé con esta pregunta.

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Stephen Doyle Puntos 2505

Deje $K=\{0,1\}^{\mathbb{N}^*}$ y dotar a $K$ con el producto de la topología en la que cada una de las $\{0,1\}$ tiene la topología discreta. Se puede demostrar (incluso sin AC/el Teorema de Tychonoff) que $K$ es compacto. Para $i\in\mathbb{N}^*$ denotamos por a $p_i:K\to\{0,1\}$ canónica de la proyección en el $i$-ésimo componente. Recordamos que la topología en $K$ es el menos topología que hace cada una de las $p_i$ continuo.

Deje $(a_i)_{i\geq1}$ ser una secuencia de reales (o complejos) de números tales que la serie $\sum_i a_i$ es absolutamente convergente. Definir la asignación $$\begin{array}[t]{ccccc}\mathbf{a}&:&K&\longrightarrow&\mathbb{R}\\&&(c_i)_{i\geq1}&\longmapsto&\displaystyle\sum_{i=1}^{+\infty}a_i c_i.\end{array}$$ Ya hemos asumido que el de la serie de $\sum_i a_i$ es absolutamente convergente, no es difícil comprobar que la asignación de $\mathbf{a}$ está bien definido (por ejemplo, mediante la prueba de comparación).

Vamos a demostrar que $\mathbf{a}$ es continuo: vamos a $(c_i)_{i\geq1}\in K$ y deje $\varepsilon>0$. Desde que la serie se $\sum_i a_i$ es absolutamente convergente, existe $N\in\mathbb{N}^*$ tal que $\sum_{i=N+1}^{+\infty}\lvert a_i\rvert<\varepsilon$. Considerar el subconjunto abierto $$O_N=\bigcap_{i=1}^N p_i^{-1}\bigl(\{c_i\}\bigr)$$ de $K$. Por definición de la topología producto, $O_N$ es un subconjunto abierto de $K$ ($O_N$ es un finito intersección inversa de imágenes de abrir establece por la continua asignaciones $p_i$). Deje $(d_i)_{i\geq1}\in O_N$. Por definición, esto significa que $(d_i)_{i\geq1}$ es una secuencia con valores en $\{0,1\}$ y $$\forall i\in\{1,\ldots,N\},\ d_i=c_i.$$ Entonces $$\Bigl\lvert\mathbf{a}\bigl((d_i)_{i\geq1}\bigr)-\mathbf{a}\bigl((c_i)_{i\geq1}\bigr)\Bigr\rvert=\left\lvert\sum_{i=N+1}^{+\infty}(d_i-c_i)a_i\right\rvert\leq\sum_{i=N+1}^{+\infty}\lvert a_i\rvert<\varepsilon.$$ Por lo tanto $\mathbf{a}$ es continua.

Es un estándar de hecho de que la imagen de un espacio compacto por una asignación continua es compacto: tenemos por lo tanto, a la conclusión de que $\mathbf{a}(K)$ es un subconjunto compacto de $\mathbb{R}$.

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