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.