Вообще-то подпоследовательность строится так: берётся возрастающая последовательность

и рассматривается последовательность с этими номерами - это по сути композиция двух функций

и

в результате которой получаем функцию

.
Надо записать, что означает равенство

. В точном соответствии с определением предела и пишем то, что Вы написали в стартовом сообщении.
Что касается неравенства

из Вашей старой тетради, то оно, конечно, равносильно неравенству

в силу монотонности последовательности

, но в данном контексте выглядит коряво.