与えられた3つの集合A, B, Cに対して、それぞれの上限(sup)と下限(inf)を求める問題です。 $A = \{x \in \mathbb{R} | x^2 < 2\}$ $B = \{x \in \mathbb{R} | x^3 \leq 27\}$ $C = \{3 - \frac{2}{n} | n \in \mathbb{N}\}$

解析学上限下限集合実数不等式
2025/6/30

1. 問題の内容

与えられた3つの集合A, B, Cに対して、それぞれの上限(sup)と下限(inf)を求める問題です。
A={xRx2<2}A = \{x \in \mathbb{R} | x^2 < 2\}
B={xRx327}B = \{x \in \mathbb{R} | x^3 \leq 27\}
C={32nnN}C = \{3 - \frac{2}{n} | n \in \mathbb{N}\}

2. 解き方の手順

(1) 集合Aの場合:
x2<2x^2 < 2 を満たす実数xxの集合なので、2<x<2-\sqrt{2} < x < \sqrt{2}となります。
したがって、上限は2\sqrt{2}、下限は2-\sqrt{2}です。
(2) 集合Bの場合:
x327x^3 \leq 27 を満たす実数xxの集合なので、x3x \leq 3となります。
上限は3です。
下限は存在しません。というのは、xx は実数なので、いくらでも小さい値を取ることができます。しかし、集合は下に有界ではありません。
(3) 集合Cの場合:
nnは自然数なので、n=1,2,3,n = 1, 2, 3, \dotsです。
n=1n=1のとき、321=13-\frac{2}{1} = 1
n=2n=2のとき、322=23-\frac{2}{2} = 2
n=3n=3のとき、323=733-\frac{2}{3} = \frac{7}{3}
nnが大きくなるほど、32n3 - \frac{2}{n}は3に近づきますが、3を超えることはありません。
したがって、下限は1であり、上限は3です。

3. 最終的な答え

(1) 集合A:
上限:2\sqrt{2}
下限:2-\sqrt{2}
(2) 集合B:
上限:3
下限:存在しない
(3) 集合C:
上限:3
下限:1

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