Докажем вначале важное утверждение которым и воспользуемся.
Утверждение:
Пусть А - непустое и не конечное множество, так что
. Предположим что существует
так что
. Если существует последовательность
элементов из А выполняющая
то
.
Доказательство:
Допустим от противного, что
, тогда существует
так что
.
Из-за того что
, обязательно выполняется
что противоречит тому что
.
Следовательно
.
Существует эквивалентное утверждение связанное с инфимумом, но доказывать его не буду (оно аналогично доказательству, но с некоторыми изменениями).
Теперь решим саму задачу:
Заметим что данное множество состоит из элементов последовательности
, а также тот факт что для всех
:

Т.е.:

Рассмотрим две подпоследовательности - 
Так как:

Получаем: 