如何理解《數學分析》華東師範大學第三版中確界原理的證明,P7 P8?

時間 2021-06-25 11:06:23

1樓:dimaria

無限小數本質是乙個柯西列,實數的準確定義就可以用柯西列來表示,他這個證明實際上就是構造了乙個柯西列這個柯西列就是乙個實數,只不過對於大一的一般水平的學生,根本理解不了實數到底是什麼… 所以只能形式的證明一下。

建議就是跳過這,不去關係實數到底是什麼,把確界原理當做公理。

等到大二大三,再去看看陶哲軒的實分析,從頭在理解一次

2樓:

這是華東師大的《數學分析》寫得很不清楚(甚至是相當混亂)的地方之一。這部分內容直到第四版也沒有改正過來。

一方面,我們可以用戴德金分劃去定義實數,然後定義什麼是「小數」。這種情況下,你可以說「無限小數表示法依賴於戴德金分劃」。

另一方面,我們可以直接從形式上的「小數」出發去定義實數。《數分》的第一章實際上是想用這種方法來定義實數。

書上的「定義1」定義的了實數集的「序」。這本書將這種定義得到的「域」的結構(也就是加減乘除的定義)放在了附錄,並且沒有證明定義的「序」和「域」相容(也就是「有序域」的結構[1])。非常容易讓人產生誤解的是,附錄II寫的實數定義用的是戴德金分劃,而不是「小數」。

《數分》只在附錄II的最後一節寫了「無限小數的四則運算定義」。這很容易讓人搞不清書上的實數定義用的究竟哪一種方法。

最常見的實數的構造方法有三種。(這三種構造都假設已經定義了有理數集。)除了上面提到的兩種,還有一種是使用有理數的柯西序列。

可以證明,作為具有「最小上界性質」的有序域,這三種方法得到的實數集是等價的。[2]

簡單描述一下用「小數」定義實數的步驟。

定義 為所有滿足下面條件的整數列 的集合:

;對任意 , ;

最終不全為 。

(注意這裡的「數列」沒有用到任何「實數」的概念。)

2. 集合 上的元素稱為「小數」。

3. 用整數集 上的序 和自然數集上的序定義集合 上的序 。(《數分》裡的定義1說的就是這一步。)

4. 證明 是 上的「全序」,並且具備「最小上界性質」。

5. 任意給定兩個 中的元素 和 ,定義兩個對應的有理數列 和 : 。

對每乙個 ,用有理數集上的加法 得到乙個 上的元素 ,其中 。現在將定義為所有這些元素構成的集合的最小上界(步驟4證明了這樣的元素存在)。

6. 類似地可以定義 上的乘法 。

7. 證明 構成乙個有序域。

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