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區(qū)間套在實分析中的應(yīng)用(2)

2023-06-08 23:53 作者:~Sakuno醬  | 我要投稿

最值定理

閉區(qū)間上的連續(xù)函數(shù)可以去到最大值

假設(shè)?f 是區(qū)間%5Ba%2Cb%5D上的連續(xù)函數(shù)

我們還是構(gòu)造區(qū)間套

A_1%3D%5Ba%2Cb%5D

對于區(qū)間?A_%7Bn%7D%3D%5Bx_n%2Cy_n%5D

A_%7Bn%2B1%7D?從 %5Bx_n%2C%5Cfrac%7Bx_n%2By_n%7D%7B2%7D%5D 和?%5B%5Cfrac%7Bx_n%2By_n%7D%7B2%7D%2Cy_n%5D 選擇

但是要滿足?%5Csup%7Bf(A_%7Bn%2B1%7D)%7D%3D%5Csup%7Bf(A_n)%7D


首先我們要證明能選擇到

L%3D%5Bx_n%2C%5Cfrac%7Bx_%7Bn%7D%2By_n%7D%7B2%7D%5D

R%3D%5B%5Cfrac%7Bx_n%2By_n%7D%7B2%7D%2Cy_n%5D

于是有?f(L)%20%5Ccup%20f(R)%3Df(A_n)

因為如果?%5Csup%20f(L)%3C%5Csup%20f(A_n) 而且?%5Csup%20f(R)%20%3C%20%5Csup%20f(A_n) 的話那么就有?%5Cmax(%5Csup%20f(L)%2C%20%5Csup%20f(R))%20%3C%20%5Csup%20f(A_n)

考慮到?%5Cmax(%5Csup%20L%2C%20%5Csup%20R)?也是?A_n 的上界 所以 應(yīng)該有

%5Csup%20A_n%20%5Cle%20%5Cmax(%5Csup%20L%2C%20%5Csup%20R)

所以矛盾了

所以?L 和?R?其中一定有一個的上確界等于?A_n 的上確界


我們有了區(qū)間套后令?x_n%20%5Cin%20A_n?而且 %7Cf(x_n)%20-%20%5Csup%20A_n%20%7C%20%3D%20%5Csup%20A_n%20-%20f(x_n)%20%3C%20%5Cfrac%7B1%7D%7Bn%7D

這個x_n 也是一定能取到的 因為如果去不到的話?%5Csup%20f(A_n)%20-%20%5Cfrac%7B1%7D%7Bn%7D?也是一個上界了,

違背了最小上界原則


于是我們找到了

?%5Clim_%7Bn%20%5Cto%20%5Cinfty%7Dx_n%3Dc

f(c)%3D%5Clim_%7Bn%20%5Cto%20%5Cinfty%7Df(x_n)%3D%5Csup%20f(%5Ba%2Cb%5D)

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