實數系裡,怎麼定義 0, 1 和 0, 1 的?

時間 2021-06-01 15:12:15

1樓:HOHO-Naruke

還是別整Dedekind分割了。換一種Cauchy的方式吧。

考慮所有項都是有理數的Cauchy序列的全體S

(An)、(Bn)∈S

定義(An)=(Bn),如果按照C(2i-1)=Ai;C(2i)=Bi定義的有理數列(Cn)也屬於S,此時稱這兩個序列相等。

稱S的乙個子集a是極大的,如果a滿足屬於a的任何兩個序列都相等,但a中任意的乙個序列和不在a中的任意乙個序列都不相等。

明顯S可以寫成一些極大的子集的不交並。每個這樣的子集稱作乙個實數。

特別的,常數序列(0,0,...)所對應的極大子集記作0

設a、b都是S的極大子集。任取(An)∈A,(Bn)∈B,定義a+b是(An+Bn)所在的那個極大子集。類似的可以定義a-b、ab,在b和0不相等時定義a/b。

這樣S的所有極大子集的全體就構成實數域R。

現在可以定義閉區間[x,y],其中x,y∈Q,a∈[x,y]當且僅當存在乙個(An)∈a,x<=An<=y對所有的n成立。令x=0,y=1就得到[0,1] 令Zn=1-1/n 那麼∪[0,Zn]=[0,1)

2樓:HarryCatter

獻醜簡單說下自己理解的實數理論大致框架吧:

首先,自然數是萬數之源(至於自然數的定義,Peano公理,暫時就不談了..)

然後,擴充到整數。負數,可以看做是乙個大的自然數「減去」乙個小的自然數。所以,由一對自然數可以定義乙個整數。

再然後,由整數,擴充到有理數,這也容易理解。有理數a/b可以看作是由一對整數組(a,b)定義的。與自然數擴充到整數一樣,有理數是不能由乙個整數定義出的,需要一對整數。

最後,就是實數了。實數理論之所以困擾了那麼多天才數學家,就是因為,從有理數到實數,產生了質的飛躍: 用一對有理數是行不通的,要無窮多個有理數才能定義乙個實數。

不管是Dedkind分割,還是Cauchy列的極限,我們想得到乙個實數,需要無窮多個有理數,所以,每乙個實數,都代表了無窮多個有理數(如果這個實數本身就是有理數q,那就看做是無窮多個q自身定義的)。所以

實數,是乙個由無窮多個有理數的集合。

至於實數之間的序關係,可以通過集合內的有理數來定義,具體的定義方法題主肯定已經看過了。

大一剛開始接觸Dedkind分割的時候,覺得把集合當做數是一種很瘋狂的行為,不過後來接觸多了就覺得,其實數這個東西,本身就是虛無縹緲的。實數,有理數,整數,自然數,都只是人們抽象出來的概念。數的本質到底是什麼?

借助集合論來定義的數系應該是是最合適,最自然的,雖然它並不完美......

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