Unicidad del límite de las sucesiones convergentes

En Lean, una sucesión u,u,u, se puede representar mediante una función (u:) de forma que u(n) es u.

Se define que a es el límite de la sucesión u, por

Demostrar con Lean4 que cada sucesión tiene como máximo un límite.

Para ello, completar la siguiente teoría de Lean4:

1. Demostración en lenguaje natural

Tenemos que demostrar que si u es una sucesión y a y b son límites de u, entonces a=b. Para ello, basta demostrar que ab y ba.

Demostraremos que ba por reducción al absurdo. Supongamos que ba. Sea ε=ba. Entonces, ε/2 > 0 y, puesto que a es un límite de u, existe un A tal que
(n)[nA|u(n)a|<ε2]
y, puesto que b también es un límite de u, existe un B tal que
(n)[nB|u(n)b|<ε2]
Sea N=máx(A,B). Entonces, NA y NB y, por (2) y (3), se tiene
|u(N)a|<ε2|u(N)b|<ε2
Para obtener una contradicción basta probar que ε<ε. Su prueba es
ε=ba=|ba|=|(ba)+(u(N)u(N))|=|(u(N)a)+(bu(N))||u(N)a|+|bu(N)|=|u(N)a|+|u(N)b|<ε2+ε2[por (3) y (4)]=ε

La demostración de ab es análoga a la anterior.

2. Demostraciones con Lean4

Demostraciones interactivas

Se puede interactuar con las demostraciones anteriores en Lean 4 Web.

3. Demostraciones con Isabelle/HOL

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