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反向法圖引理的證明

對于數列xn,其上極限為lim sup⁡ n→∞ xn ​。

  • 對于數列−xn​,其每一項都是xn​對應項的相反數。
  • 是以,對于任意n,有sup⁡ k≥n (−xk)=−inf ⁡k≥n xk(因為取反會改變最大值和最小值的位置,但保持它們之間的差不變)。
  • 同樣,将上下極限對調也成立。
反向法圖引理的證明

從上圖可以明顯看出,正值函數序列xn的下極限的負值等于-xn的上極限。

是以,數列上極限、下極限具有以下性質:

反向法圖引理的證明

簡而言之,當考慮一個函數及其相反數的确界時,可以發現它們的數值大小相等但符号相反,進而證明了xn的下确界等于-f的上确界的相反數。

以下是法圖引理:

反向法圖引理的證明

将以上規則應用于反向法圖引理的:

反向法圖引理的證明

證明的時候隻要在法圖引理的基礎上,将fn替換為-fn,再應用數列上極限、下極限具有的以上性質,即可得到所要求的結論。