非線形・凸解析学入門の5.4.弱収束点列とOpialの定理における定理5.4.3で躓いたので、躓いた点を備忘録として残しておく。数学は非専門なので、間違いがあると思います。間違いがあればご指摘頂ければ幸いです。
任意の$y\in H$に対して$x_n\rightharpoonup x$とする。つまり、$\langle x_n,y\rangle\rightarrow\langle x,y\rangle$である。
このとき、$\{\langle x_n,y\rangle\}$は有界である。
任意の$\epsilon>0$に対して、ある$N\geq 1$が存在して、
$$ n\geq N \implies |\langle x_n,y\rangle -\langle x,y\rangle| < \epsilon $$
$K$を
$$ K = \max\{|\langle x_1,y\rangle|,|\langle x_2,y\rangle|,\cdots,|\langle x_{N-1},y\rangle|,|\langle x,y\rangle|+\epsilon\} $$
のように定めると、
$$ |\langle x_n,y\rangle| \leq K $$
よって、有界である。