Documentation

Analysis.Section_7_5

Аналіз I, Розділ 7.5: Ознаки кореня та відношення #

Я (прим. перекл. Терренс Тао) намагався зробити переклад якомога точнішим перефразуванням оригінального тексту. Коли є вибір між більш ідіоматичним підходом Lean та більш точним перекладом, я зазвичай обирав останній. Зокрема, будуть місця, де код Lean можна було б "підправити", щоб зробити його більш елегантним та ідіоматичним, але я свідомо уникав цього вибору.

Основні конструкції та результати цього розділу:

Одне, що лише імпліцитно вказане в тексті, — це те, що для ознаки кореня та ознаки відношення нижню та верхню границі (lim inf і lim sup) слід розуміти в розширених дійсних числах. Формалізації в Lean нижче роблять це твердження більш явним.

theorem Chapter7.Series.root_test_pos {s : Series} (h : Filter.limsup (fun (n : ) => ↑(|s.seq n| ^ (1 / n))) Filter.atTop < 1) :

Твердження 7.5.1(a) (Ознака кореня). Потрібна технічна умова для забезпечення скінченності limsup.

theorem Chapter7.Series.root_test_neg {s : Series} (h : Filter.limsup (fun (n : ) => ↑(|s.seq n| ^ (1 / n))) Filter.atTop > 1) :

Теорема 7.5.1(b) (Ознака кореня)

theorem Chapter7.Series.root_test_inconclusive :
∃ (s : Series), Filter.Tendsto (fun (n : ) => |s.seq n| ^ (1 / n)) Filter.atTop (nhds 1) s.diverges

Теорема 7.5.1(c) (Ознака кореня) / Вправа 7.5.3

Теорема 7.5.1 (Ознака кореня) / Вправа 7.5.3

theorem Chapter7.Series.ratio_ineq {c : } (m : ) (hpos : nm, c n > 0) :
Filter.liminf (fun (n : ) => ↑(c (n + 1) / c n)) Filter.atTop Filter.liminf (fun (n : ) => ↑(c n ^ (1 / n))) Filter.atTop Filter.liminf (fun (n : ) => ↑(c n ^ (1 / n))) Filter.atTop Filter.limsup (fun (n : ) => ↑(c n ^ (1 / n))) Filter.atTop Filter.limsup (fun (n : ) => ↑(c n ^ (1 / n))) Filter.atTop Filter.limsup (fun (n : ) => ↑(c (n + 1) / c n)) Filter.atTop

Лема 7.5.2 / Вправа 7.5.1

theorem Chapter7.Series.ratio_test_pos {s : Series} (hnon : ns.m, s.seq n 0) (h : Filter.limsup (fun (n : ) => ↑(|s.seq (n + 1)| / |s.seq n|)) Filter.atTop < 1) :

Наслідок 7.5.3 (Ознака відношення)

theorem Chapter7.Series.ratio_test_neg {s : Series} (hnon : ns.m, s.seq n 0) (h : Filter.liminf (fun (n : ) => ↑(|s.seq (n + 1)| / |s.seq n|)) Filter.atTop > 1) :

Наслідок 7.5.3 (Ознака відношення)

theorem Chapter7.Series.ratio_test_inconclusive :
∃ (s : Series), (∀ ns.m, s.seq n 0) Filter.Tendsto (fun (n : ) => |s.seq n + 1| / |s.seq n|) Filter.atTop (nhds 1) s.diverges

Наслідок 7.5.3 (Ознака відношення) / Вправа 7.5.3

theorem Chapter7.Series.ratio_test_inconclusive' :
∃ (s : Series), (∀ ns.m, s.seq n 0) Filter.Tendsto (fun (n : ) => |s.seq n + 1| / |s.seq n|) Filter.atTop (nhds 1) s.absConverges

Наслідок 7.5.3 (Ознака відношення) / Вправа 7.5.3

theorem Chapter7.Series.root_self_converges :
{ m := 0, seq := fun (n : ) => if n 0 then (fun (n : ) => n ^ (1 / n)) n.toNat else 0, vanish := }.convergesTo 1

Твердження 7.5.4

theorem Chapter7.Series.poly_mul_geom_converges {x : } (hx : |x| < 1) (q : ) :
{ m := 0, seq := fun (n : ) => if n 0 then (fun (n : ) => n ^ q * x ^ n) n.toNat else 0, vanish := }.converges Filter.Tendsto (fun (n : ) => n ^ q * x ^ n) Filter.atTop (nhds 0)

Вправа 7.5.2