Hay algunos problemas en el planteo. Parecería que estás probando que toda sucesión contenida en tiene una subsucesión que tiende a , lo cual no es cierto (y es bastante fácil construir contraejemplos. Por otro lado, no apunta exactamente a lo que queremos probar.
Lo que queremos probar, en palabras, es que es el supremo de . Nuestras hipótesis nos dicen:
- está acotado superiormente y es no vacío: esto nos garantiza la existencia del supremo, que es la menor de todas las cotas superiores. Lo que aún no probamos es que el supremo es
- : Esto quiere decir que es una cota superior de . O sea que . Nos estaría faltando ver que además es la menor de dichas cotas.
- Existe una sucesión cuyos términos están incluidos en que converge a . Este es quizás el paso más sensible y con el que hay que jugar un poco con la definición de supremo. Pero a grandes rasgos la idea es que el hecho de poder acercarnos tanto como querramos a a través de puntos de significa que no puede estar "lejos" del conjunto. Una estrategia posible sería asumir por absurdo que y llegarías a que necesariamente hay puntos de la sucesión dada que se "escapan" de .
Este punteo sirve de guía para escribir la prueba bien.
Saludos