Ciao Delirium, bell'esercizio!
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Siano \( x \in \ell^{\infty}(\mathbb{N}) \) e \( 0<\epsilon <1 \) fissati. Per definizione, esiste finito \( \sup_{k \in \mathbb{N}} |x(k)| =: N < \infty \). Dunque certamente si ha \(-N-1 < x(k) < N+1 \) per ogni \( k \in \mathbb{N} \).
Siano ora \( L_j = [ y_j, y_j+\epsilon) \subset [-N-1, N+1) \) con \( y_j = -N-1 + j \epsilon \) per ogni \( j=0, \dots, \lceil (2N+1)/\epsilon \rceil \). Insomma gli $L_j$ sono disgiunti a coppie e la loro unione contiene l'intervallo \( [-N-1, N] \).
Siano \( M_j = \{ k \in \mathbb{N} \, | \, x(k) \in L_j \} \) per ogni \( j=0, \dots, \lceil (2N+1)/\epsilon \rceil \).
Sia ora \( y \in \ell^{\infty}(\mathbb{N}) \) definita come
\[ y= \sum_{j=0}^{\lceil (2N+1)/\epsilon \rceil} \chi_{M_j} (y_j + \epsilon/2) \]
Allora \( y \in \text{Span} \{ \chi_M \, : \, M \in \mathcal{P}(\mathbb{N}) \} \) e \( \|x-y \|_{\infty} < \epsilon \).
"Nessuno riuscirà a cacciarci dal Paradiso che Cantor ha creato per noi." (Hilbert)