S. Steckel (Kielce), O warunku sumowalności ciągu nieskończonego o dwuch miejscach skupienia

Niech będą dane dwa ciągi {an} i {bn} liczb zespolonych takie, iż limn→∞an = a, limn→∞bn = b i a≠b. Niech dalej {pn} i {qn} oznaczają dwa ciągi nieskończone liczb naturalnych. Utwórzmy ciąg {cn} w sposób następujący: wypisujemy p1 pierwszych wyrazów ciągu {an}, następnie q1 pierwszych wyrazów ciągu {bn}, dalej p2 dalszych wyrazów ciągu {an} i q2 dalszych wyrazów ciągu {bn} i t. d. Połóżmy: P0 = 0, Q0 = 0, Pn = p1 + p2 + ⋯ + pn, Qn = q1 + q2 + ⋯ + qn. Można z łatwością udowodnić następujące twierdzenie:

Na to, aby ciąg {cn} był sumowalny metodą średnich Cesàro rzędu k (k dowolna liczba rzeczywista ≥ 1) potrzeba i wystarcza, aby istniały granice (skończone lub nie): limn→∞Pn Qn i  limn→∞Pn+1 Qn i aby było limn→∞Pn Qn = limn→∞Pn+1 Qn .

Opierając się na tem twierdzeniu, można z łatwością efektywnie zbudować ciąg, złożony z jedynek i zer, niesumowalny (Ck) dla żadnego k ≥ 1 (Prof. Steinhaus udowodnił jeszcze w r. 1911 (Prace mat.-fiz. XXII, str. 121 i nast.) ogólniejsze twierdzenie, ze istnieje ciąg złożony z jedynek i zer, niesumowalny żadną metodą Toeplitz’a; twierdzenie to wysnuł prof. Steinhaus z rozważań natury ogólnej o uogólnieniach pojęcia granicy. Jeżeli zaś chodzi o rozpatrywany tutaj szczególny przypadek niesumowalności metodą średnich Cesàro, to konstrukcja oparta na podanem wyżej twierdzeniu jest znacznie prostsza.). Ciąg {cn} o tej własności otrzymujemy np. kładąc: cn = 1 jeżeli: 2ν − 1 ≤ n ≤ 2ν + 2ν−1 − 2, zaś: cn = O jeżeli: 2ν + 2ν−1 − 1 ≤ n ≤ 2ν+1 − 2 dla ν = l,2,3,…

Opierając się na powyższem twierdzeniu, można również z łatwością określić taką zmianę porządku wyrazów danego ciągu liczb zespolonych o dwuch miejscach skupienia a i b (a≠b), aby otrzymany w ten sposób ciąg był sumowalny do dowolnej liczby α kształtu: a + (b − a)t, gdzie: 0 ≤ t ≤ 1 (Zbiór liczb: α = a + (b − a)t, gdzie: 0 ≤ t ≤ 1 (zbiór punktów odcinka wyznaczonego przez liczby a i b) jest, jak łatwo widzieć, zbiorem wszystkich punktów sumowalności ciągów, jakie można otrzymać z ciągu danego przez zmianę porządku wyrazów.).