極限の一意性
極限は存在すれば一意である
これが$ \limという記法の根拠となっている
証明
狭義の背理法を使う
cf. 『ヒルベルト空間と量子力学 改訂増補版 (共立講座 21世紀の数学 16)』 p.20
任意の距離空間$ (X,d)にて、
$ \forall a_\bullet:\N\to X\forall\alpha,\beta\in X:
$ \begin{dcases}a_n\to\alpha\quad(n\to\infty)\\a_n\to\beta\quad(n\to\infty)\end{dcases}
$ \iff\forall\varepsilon>0:\begin{dcases}\exist N\in\N\forall n>N:d(a_n,\alpha)<\varepsilon\\\exist N\in\N\forall n>N:d(a_n,\beta)<\varepsilon\end{dcases}
$ \implies\forall\varepsilon>0\exist N_1,N_2\in\N\forall n>\max\{N_1,N_2\}:\begin{dcases}d(a_n,\alpha)<\varepsilon\\d(a_n,\beta)<\varepsilon\end{dcases}
$ \implies\forall\varepsilon>0\exist N_1,N_2\in\N\forall n>\max\{N_1,N_2\}:d(\alpha,\beta)\le d(\alpha,a_n)+d(a_n,\beta)<\varepsilon
$ \because劣加法性
$ \implies\forall\varepsilon>0:d(\alpha,\beta)<2\varepsilon
$ \implies(
$ d(\alpha,\beta)\neq0
$ \implies d(\alpha,\beta)<2\cdot\frac14d(\alpha,\beta)
$ \iff\frac12d(\alpha,\beta)<0
$ \iff\bot
$ \because半正定値性
$ )
$ \implies d(\alpha,\beta)=0
$ \iff\alpha=\beta
$ \because独立性
$ \underline{\therefore\forall a_\bullet:\N\to X\forall\alpha,\beta\in X:\begin{dcases}a_n\to\alpha\quad(n\to\infty)\\a_n\to\beta\quad(n\to\infty)\end{dcases}\implies\alpha=\beta\quad}_\blacksquare
#2025-07-24 12:17:35
#2025-01-14 13:53:13