集合列の和集合と積集合の包含関係

集合列の和集合と積集合の包含関係
集合列\(\left(A_{n}\right)_{n\in\mathbb{N}}\)があるとき、任意の自然数\(m,n\in\mathbb{N}\)に対し、
\[ \bigcap_{k=m}^{\infty}A_{k}\subseteq\bigcup_{k=n}^{\infty}A_{k} \] が成り立つ。

\(m\leq n\)のとき

\begin{align*} \bigcap_{k=m}^{\infty}A_{k} & =\bigcap_{k=m}^{n-1}A_{k}\cap\bigcap_{k=n}^{\infty}A_{k}\\ & \subseteq\bigcap_{k=n}^{\infty}A_{k}\\ & \subseteq A_{n}\\ & \subseteq\bigcup_{k=n}^{\infty}A_{k} \end{align*}

\(n\leq m\)のとき

\begin{align*} \bigcap_{k=m}^{\infty}A_{k} & \subseteq A_{m}\\ & \subseteq\bigcup_{k=m}^{\infty}A_{k}\\ & \subseteq\bigcup_{k=n}^{m-1}A_{k}\cup\bigcup_{k=m}^{\infty}A_{k}\\ & =\bigcup_{k=n}^{\infty}A_{k} \end{align*}

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これらより、\(m\leq n\)のときも\(n\leq m\)のときも与式は成り立っているので任意の自然数\(m,n\in\mathbb{N}\)に対し、
\[ \bigcap_{k=m}^{\infty}A_{k}\subseteq\bigcup_{k=n}^{\infty}A_{k} \] が成り立つ。
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集合列の和集合と積集合の包含関係
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