有界数集的上确界是什么?

如题所述

在确界存在定理的证明(课本上有详细证明过程)的基础上,可知有界数集必存在上、下确界,再用反证法证明。

1、设数集S的上界为U,α、β为实数集S的两个上确界,则α∈U,β∈U。∃M∈U,则必有α≤M,β≤M。

若α<β,如果M=α∈U,则M<β,与β≤M矛盾。

若α>β,如果M=β∈U,则α>M,与α≤M矛盾。

则必有α=β,可证上确界相同,为唯一值 。

也可以设α、β、A、B、C……为实数集S的上确界,选取其中任意两个,重复上述过程,很容易证明α=β=A=B=C=……,即非空有界数集的上确界是唯一的。

同理可证非空有界数集的下确界是唯一的。

2、设数集S的上界为U,α、β为实数集S的两个上确界,则必有:

①∀x∈S,有x≤α,x≤β。

② ∀ε>0,∃x∈S,使得x>α-ε,x>β-ε。

若α<β,当取ε=β-α >0,则有x+ε≤α+ε=β,即x≤β-ε,则与②矛盾。

若α>β,当取ε=α-β >0,则有x+ε≤β+ε=α,即x≤α-ε,则与②矛盾。

故α=β,可证上确界为为唯一值 ,即非空有界数集的上确界是唯一的。

同理可证非空有界数集的下确界是唯一的。

3、与2类似,不过是ε=(β-α)/2罢了。设数集S的上界为U,α、β为实数集S的两个上确界,则必有:

①∀x∈S,有x≤α,x≤β。

② ∀ε>0,∃x∈S,使得x>α-ε,x>β-ε。

若α<β,当取ε=(β-α)/2 >0,则有x+ε≤α+ε=α+(β-α)/2=(α+β)/2<β,即x<β-ε,则与②矛盾。

若α>β,当取ε=(α-β)/2 >0,则有x+ε≤β+ε=β+(α-β)/2=(α+β)/2<α,即x<α-ε,则与②矛盾。

故α=β,可证上确界为为唯一值 ,即非空有界数集的上确界是唯一的。

同理可证非空有界数集的下确界是唯一的。

有序理论

当且仅当具有上限和下限时,一组实数是有界的。该定义可扩展到任何部分有序集合的子集。请注意,这个更一般的有界概念不符合“大小”的概念。

如果在P中存在一个元素k,则部分有序集合P的子集S被称为界限,使得S中的所有s的k≥s。元素k被称为S的上限。下面和下面的概念绑定的定义类似。

部分有序集合P的子集S如果同时具有上限和下限,则被称为边界,或者等价地,如果它包含在间隔中。注意,这不仅仅是集合S的属性,而是集合S中的一个作为P的子集。

有界的偏序集P(即本身不作为子集)是具有最少元素和最大元素的偏序集。注意,这种有界限的概念与有限大小无关,并且有限的偏序集 P的子集S以P的顺序的限制不一定是有界的偏序集。

R^n的子集S相对于欧几里德距离是有界的,当且仅当它被定义为具有乘积顺序的Rn的子集时。然而,S可能被定义为具有词典序列的的子集,而不是关于欧几里德距离。

一类序数据说是无界的,或者是合法的,当给出任何序数时,总是有一些类的元素大于它。因此,在这种情况下,“无界”并不意味着无限自己,而是作为所有序数的类的子类而无界。

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