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지금 여기실수 ℝ · 5편 중 2번째여정 →

PROOF 06

증명하라.

0.999… = 1

실수 ℝ 위에서.

한 줄씩, 이유를 따라가 봅시다

먼저 이미 주어진 것과 앞으로 보여야 할 것을 나누어 읽어 보세요. 다음 줄로 넘어갈 때마다 어떤 정의나 앞의 결과를 사용했는지 묻습니다. 연결이 보이지 않으면 결론을 외우기보다 그 전제로 잠시 돌아가도 좋습니다.

정의 D1

0.999… 의 값은 부분합 수열 (Sₙ) 의 극한이다.

증명.

(1)Sₙ = 9·10⁻¹ + 9·10⁻² + … + 9·10⁻ⁿ 으로 둔다. 9 가 n 개인 유한소수다.약속
(2)0.999… 는 자리를 한없이 이어 쓴 기호다. 그 값은 이 약속으로만 정해진다.약속

∎

보조정리 L1

모든 n 에 대하여 Sₙ = 1 − 10⁻ⁿ

증명.

(1)Sₙ = 9(10⁻¹ + 10⁻² + … + 10⁻ⁿ)D1, A7
(2)10Sₙ = 9(1 + 10⁻¹ + … + 10⁻⁽ⁿ⁻¹⁾)(1), A6, A7, E
(3)10Sₙ − Sₙ = 9(1 − 10⁻ⁿ)(1), (2)
(4)10Sₙ − Sₙ = 9SₙA7
(5)9Sₙ = 9(1 − 10⁻ⁿ)(3), (4)
(6)Sₙ = 1 − 10⁻ⁿ(5), E

∎

보조정리 L2

(Sₙ) 은 증가하고 위로 1 로 유계이므로 수렴한다.

증명.

(1)Sₙ = 1 − 10⁻ⁿL1
(2)10⁻⁽ⁿ⁺¹⁾ < 10⁻ⁿA4
(3)1 − 10⁻ⁿ < 1 − 10⁻⁽ⁿ⁺¹⁾, 즉 Sₙ < Sₙ₊₁(1), (2), A5
(4)0 < 10⁻ⁿA4
(5)1 − 10⁻ⁿ < 1 − 0 = 1, 즉 Sₙ < 1(1), (4), A5, A8
(6)유계 증가 수열이므로 (Sₙ) 은 극한을 가진다.(3), (5), A1

∎

정리 T

0.999… = 1

증명.

(1)(Sₙ) 은 수렴한다.L2
(2)0.999… = lim SₙD1, (1)
(3)Sₙ = 1 − 10⁻ⁿL1
(4)lim Sₙ = lim(1 − 10⁻ⁿ)(3), E
(5)    = 1 − lim 10⁻ⁿA2
(6)    = 1 − 0A3
(7)    = 1A8
(8)0.999… = 1(2), (7)

∎

비고

A1을 제거하면 여기 제시한 증명 경로의 어느 줄을 다시 정당화해야 할까요?

선택한 증명 경로와 다른 가능한 증명을 구분하세요. A3과 L1은 그대로 남습니다.