如何證明乙個有理數集(例如 x x 2 2且x 0 )在有理數集上沒有上確界?

時間 2021-05-10 12:20:56

1樓:予一人

這個搞法確實有點詭異,那麼我換一種很自然的如何?

設若 是集 的上確界,則 的分布只能有兩種情況:

滿足 ;

滿足 2." eeimg="1"/>

二者必居其一, 是顯然的,至於 只需要注意 是有理數就夠了。現在,我們來分別證明,上述兩種情形都不能成立。

Case 1 若 ,則存在 使得

證明很容易。這不等式相當於

也就是這裡我們搞一點放縮好了,注意到

這樣的話,只要

就夠了。這是辦得到的,只要取

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而依有理數的阿基公尺德性,這樣的 是存在的。

這說明什麼問題呢?這表明 但因 是 的上確界,就有 這導致矛盾,所以,我們知道 不可能了。

Case 2 若 2" eeimg="1"/>,則存在 使得 2." eeimg="1"/>

證明是完全類似的,這裡我們就不再給出了。

這又說明什麼問題呢? 這說明比 小的也是 的上界,這又與 是最小上界(即上確界)矛盾。

綜上, 都不能成立,於是我們可以斷定這樣的 不存在了!

2樓:想翻身的小鹹魚

假設存在上確界(n/m),當其平方<2時,找到乙個有理數r,使有理數[(n/m)+r]的平方<2,也就證明了上確界不存在。當(n/m)平方》2時,同理。

只要證明r的存在性即可,所以方法有很多種,書中的答案就是直接給出了乙個r。

3樓:吳帆

已知有理數的平方不可能是2(否則歸納下來與奇偶性矛盾),n/m的平方和2的空隙是t(易證t是有理數),欲證明n/m不是上確界,只需要證明( n/m+kt)^2跟2的空隙更小。

沒有必要用書中的r,你隨便用1/3,1/4試試,其實目的只是把完全平方式的二三項配成小於t而已。唯一需要注意,n/m+kt這種配法,要和有理數定義相協調,保證k是有理數就行,當然允許你也用到m和n。

最容易不過的事。

4樓:王二

倒著想,正著寫。r的值不一定非要取他給的。

情況一的解題思路如下:

已知(n/m)^2<2

假設 Sup T=n/m ,如果有 r 符合(n/m+r)^2-2<0 且r+n/m 是Q,r>0 則推翻假設。

那麼就是 (n/m)^2+2nr/m+r^2-2<0 設 t=2-(n/m)^2 t<1

則 r^2+2nr/m此時就是隨意給 r構造乙個值滿足(1)式要求的有理數即可。

比如: r^2 < t/36 ----(2)

2nr/m < t/2 ----(3) (2)+(3)=r^2+2nr/m < 17t/36 < t

令r=k* nt/m 則由(3)有 2kt(n/m)^2<4kt由 (2) k^2 *t(n/m)^2< k^2 (n/m)^2<1/36 因為 t<1 則有k^2<1/ 72

令k=1/9 則 r=nt/(9m)

思考結束。以上內容是在算草紙上完成。

答題時把思路反過來寫到: t=2-(n/m)^2 t<1,令 r=nt/(9m) 則有 r+n/m 是Q

r^2 = t^2(n/m)^2/81 < t(n/m)^2/81 < 2t/81 < t/36 ----(3)

2nr/m < 2t(n/m)^2/9 < 4t/9 < t/2 ----(4)

(3)+(4)=r^2+2nr/m < 17t/36 < t =2-(n/m)^2

則有 r^2+2nr/m-2+(n/m)^2<0 則有 r^2+2nr/m+(n/m)^2<2 則有(r+n/m)^2<2

與假設矛盾。

很多時候,數學分析的假設法的證明都是先順著想,想去如何構造來證明假設是悖論,然後再把思路逆過來寫。

5樓:榮少

上確界就是所有上界中最小的那個, 正是有理數集(如平方小於2 的有理數)沒有上確界,我們這才引入根號2, 每乙個無理數都可以這樣引入,加入無理數以後,對於有界實數集合,總有上確界,這個上確界可能是有理數,可能是無理數,可能屬於這個集合,也可能不屬於這個集合

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