实数系的基本定理_七大实数理论与互推

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七大实数理论简介

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(一)确界原理

定义1.1:

是一个非空数集,
是一个常数,若
,有
,则称
是数集
的一个上界。同理,若
,有
,则称
是数集
的一个下界。

定义1.2:若
是数集
的一个上界,并且有
,满足
,则称
是数集
的上确界。类似的,若
是数集
的一个下界,并且有
,满足
,则称
是数集
的下确界。

定理1.1:若数集

有上确界,则上确界是唯一的。

证明:使用反证法,若

是数集
的上确界,假设还有
也是上确界。

,根据定义1.2的否定,取
,此时
,有
,有
,因此
不是数集
的上确界。

,根据定义1.2,取
,那么
,使得
,因此
不是数集
的上确界。

综上所述,

,上确界唯一。

类似的,我们有:

定理1.2:若数集

有下确界,则下确界是唯一的。

定理1.3:若数集

的下确界为
,定义数集
, 那么数集
的上确界是

证明:由于

是数集
的下界,根据定义1.1,有
是数集
的上界。根据定义1.2有
,满足
,也就
,满足
。因此
是数集
的上确界。

类似的,我们有:

定理1.4:若数集

的上确界为
,定义集合
, 那么数集
的下确界是

在定理1.3的证明过程中我们可以得到如下结论:

定理1.5:若

是数集
的下界,定义数集
, 那么

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