(ii) bn ist nach oben beschränkt: Für jedes n∈N gilt: bn=1+=2011+=21121+≤2212⋅31+⋯+≤2n−112⋅3⋯n1<1+k=0∑n−1(21)k Die geometrische Reihe hat die Summe
k=0∑n−1(21)k=1−211−(21)n=2⋅(1−(21)n)≤2⋅1=2
Also: bn≤1+2=3 für alle n∈N.
Da auch stets bn>=1, ist bnbeschränkt und wegen (i) und (ii) konvergiert bn nach Satz 5225A. .
(iv) an ist streng monoton wachsend Wir zeigen mit der Bernoullischen Ungleichung, dass für alle n∈N gilt: an+1>an. an+1>an⇔(1+n+11)n+1>(1+n1)n⇔(n+1n+2)n+1>(nn+1)n⇔(n+1n+2)(n+1n+2)n>(nn+1)n⇔((n+1)2(n+2)⋅n)n>n+2n+1⇔(1−(n+1)21)n>n+2n+1⇔(1−(n+1)21)n>1−n+21 Da (n+1)21<=1 können wir die Bernoullische Ungleichung anwenden:
(1−(n+1)21)n≥1−(1+n)2n
Bleibt noch zu zeigen:
1−(1+n)2n>1−n+21
d.h. (1+n)2n<n+21⇔(n+1)2>n⋅(n+2)⇔n2+2⋅n+1>n2+2⋅n, was aber wahr ist.
(v) Wir zeigen: für alle n≥2 gilt: an<bn. an=(1+n1)n=k=0∑n(kn)⋅nk1=1+1+k=2∑nk!1⋅=1nn⋅<1nn−1⋯<1nn−k+1<bn Aus (ii) folgt: an<3 für alle n∈N
Nach Satz 5225A konvergiert dann (an); wir setzen: a:=n→∞liman und wegen (v) folgt: a≤b.
Sei j∈N, j≥2 fest. Für n≥j gilt wie oben: an≥1+1+k=2∑jk!1⋅→1(n→∞)1⋅(1−n1)⋯(1−nk−1)=:cn Also: an≥cn und cn→bj für n→∞⇒a≥bj. Da j beliebig und bj→b⇒a≥b⇒a=b. □
Nach diesem Beweis gilt 2<e<3.
Seit der Zeit der Griechen bedeutet "Mathematik" zu sagen, "Beweis" zu sagen.
N. Bourbaki
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