Q. 70

Question

Prove that limx0+1x=, with these steps: (a) What is the Mδ statement that must be shown to prove thatlimx0+1x=? (b) Argue that x  (0, 0 + δ) if and only if 0 < x < δ. (c) Argue that 1x  (M,) if and only if x < 1M . You may assume that M > 0. (d) Given any particular M > 0, what value of δ would guarantee that if 0 < x < δ, then x < 1M? Your answer will depend on M. (e) Put the previous four parts together to prove the limit statement.

Step-by-Step Solution

Verified
Answer

Part (a) The infinite limit, limx0+1x= means that for all M > 0, there exists δ > 0 such that if x  (0, 0 + δ), then 1x  (M,).Part (b) x  (0, 0 + δ) is equivalent to 0 < x < δ.Part (c) For M > 0, 1x  (M, ) means that M<1x<,which means 0 < x<1M.Part (d) For a given δ > 0, choose M =1δPart (e) Given any δ > 0, let M = 1δIf x  (0, 0 + δ) means that  0 < x < δ, from part (b).which is same as 0 < x < 1M from our choice in part (d).From part (c), we get, M < 1x <  and thus 1x  (M,).

1Part (a) Step 1. The M - &#948; statement

The infinite limit, limx0+1x= means that for all M > 0, there exists δ > 0 such that if x  (0, 0 + δ), then 1x  (M,).

2Part (b) Step 1. Argument regarding &#948;

Now, x  (0, 0 + δ) is equivalent to 0 < x < δ.

3Part (c) Step 1. Argument regarding M

For M > 0, 1x  (M, ) means that M<1x<,which means 0 < x<1M.

4Part (d) Step 1. Relationship between M - &#948;

For a given δ > 0, choose M =1δ

5Part (e) Step 1. Proof of the limit statement

Given any δ > 0, let M = 1δIf x  (0, 0 + δ) means that  0 < x < δ, from part (b).which is same as 0 < x < 1M from our choice in part (d).From part (c), we get, M < 1x <  and thus 1x  (M,).