Problemas con una demostración de que toda sucesión real tiene una subsucesión monótona

Tengo algunos problemas con la visualización de esta prueba.
(Presentaré los problemas que tengo al final, con algunos pensamientos intuitivos relacionados con ellos en cursiva).

Teorema: Toda sucesión real tiene una subsucesión monótona.

Prueba (Thurston):
Tome cualquier ( X metro ) R y definir S metro := { X metro , X metro + 1 , } para cada metro norte . Si no hay un elemento máximo en S 1 , entonces es fácil ver que ( X metro ) tiene una subsecuencia monótona. (Dejar X metro 1 := X 1 , dejar X metro 2 sea ​​el primer término de la sucesión ( X 2 , X 3 , ) mas grande que X 1 , dejar X metro 3 sea ​​el primer término de la sucesión ( X metro 2 + 1 , X metro 2 + 2 , ) mas grande que X metro 2 , y así sucesivamente.) Por la misma lógica, si, para cualquier metro norte , no hay elemento máximo en S metro , entonces hemos terminado. Supongamos entonces max S metro existe para cada metro norte . Ahora define la subsecuencia ( X metro k ) recursivamente de la siguiente manera:

X metro 1 := máximo S 1 , X metro 2 := máximo S metro 1 + 1 , X metro 3 := máximo S metro 2 + 1 ,
Claramente, ( X metro k ) está disminuyendo. QED

Problemas

1) ¿Por qué tenemos que construir S metro para cualquier metro > 1 ?
Quiero decir, a mí me parece suficiente hacer la construcción entre paréntesis para S 1 , también porque S metro debe ser - por construcción - un subconjunto de S 1 , ¿bien?
Básicamente, tengo muchos problemas con la oración "Por la misma lógica, si, por cualquier metro norte , no hay elemento máximo en S metro , entonces hemos terminado". Para mí, hemos terminado mucho antes.

2) ¿Qué pasa con el hecho de que X metro = X metro + 1 ?
¿No debería estar cubierto explícitamente? ¿Y no está explícitamente descartado (es decir, el uso de "mayor" sin mencionar la igualdad) por la prueba?
De hecho, en ninguna parte se supone que estamos hablando de subsecuencias estrictamente monótonas (esto me parece realmente una suposición oculta).

3) ¿Construimos el S metro establecido para cualquier metro > 1 porque tenemos que usarlo en la segunda parte de la demostración?

Muchas gracias por cualquier sugerencia o comentario.

Respuestas (3)

1) Si tomas la secuencia 10 , 20 , 30 , 1 1 4 , 1 1 5 , 1 1 norte , , S 1 , S 2 y S 3 todos tienen un elemento máximo, mientras que S 4 no tiene uno En otras palabras, si S metro tiene un elemento máximo, también lo tiene S 1 ; Pero la conversación no es verdadera.

2) Creo que la palabra "mayor" aquí debería decir "mayor que o igual a". Por supuesto, la secuencia 1 , 1 , 1 , 1 , no tiene una subsecuencia estrictamente monótona.

3) El S metro son construcciones útiles para ambas partes de las demostraciones. ¿Puedes aclarar los problemas que tuviste con él?

1) Entonces, la oración que me molesta (es decir, "Por la misma lógica, si, para cualquier m∈ℕ, no hay un elemento máximo en Sm, entonces hemos terminado") es solo el resultado de un proceso que aplicamos para para estar seguro de que, incluso si todos los S k tener un máximo para cualquier k < metro , en cierto punto ya no hay máximos, y esos son los S norte conjuntos (para cualquier norte > k nos interesa con esa parte de la prueba. ¿Tengo razón?
No exactamente (si entendí bien). Creo que la lógica es la siguiente: hay dos posibilidades: (1) existe algún metro Z tal que S metro no tiene un máximo (2) para todos metro Z , S metro tiene un máximo. Después de ocuparnos de (1), todo lo que tenemos que hacer es ocuparnos de (2); ya que en (2) sabemos que cada S metro tiene un máximo, somos libres de construir la secuencia X metro = máximo S metro , que es claramente no creciente.

1) Debe poder seguir eligiendo miembros de la secuencia que están más adelante que los que ya ha usado en la subsecuencia que está construyendo; por lo tanto, debe seguir considerando S metro (pero sí, todos serán subconjuntos de S norte para todos norte < metro - y necesita este hecho para saber que la última secuencia en realidad será decreciente).

2) El teorema no es cierto para todas las secuencias si insiste en una subsecuencia estrictamente monótona; considere la secuencia 1,1,1,1,... por ejemplo.

1) S 1 puede tener un máximo.

2) Las secuencias constantes parecen considerarse monótonas (aunque no son estrictamente monótonas).

3) Si encontramos un solo S metro sin el elemento máximo hemos terminado. Como es posible que no S metro tiene un elemento máximo, automáticamente los tenemos todos disponibles para el caso de falla.

1) Así que la idea es que iteremos el procedimiento hasta que encontremos un S metro sin un maximo?