怎麼樣證明分數指數冪的運算法則?

時間 2021-07-03 19:58:15

1樓:

hhh,這好像是乙個初中生提的問題,直接上Baby Rudin可能不太友好。

我盡量簡單地總結一下Rudin的思路,完成有理數指數冪運算法則的證明(實際上不需要用到Rudin習題1.6那麼多,只要用到第二問就可以了)。

我錯了哈哈哈,Rudin如此經典不是沒有道理,我不太可能做得比它好。不過我可以幫題主梳理一下證明的思路,要不然題主應該是看不下去這個證明的。

證明步驟如下:

我們假設現在冪運算的指數還只能是整數,那麼為了證明分數指數冪的運算法則,首先需要定義它。我們對於乙個實數 0" eeimg="1"/>和整數 0" eeimg="1"/>,定義 ,其中 0" eeimg="1"/>且 .

看起來很好,這個定義是由整數指數冪得到的。不過我們還要證明它是良定義的,也就是說,只能存在也必須存在乙個實數 ,使得 . 這也就是Rudin中的定理1.21

定理1.21對於每個實數 0" eeimg="1"/>及每個整數 0" eeimg="1"/>,有且僅有乙個實數 0" eeimg="1"/>使得 .

這個定理有乙個推論

推論如果a和b是正實數,而n是正整數,則 同乙個有理數 可以表達成不同的分數 和 .如果用這兩個分數算出來的分數指數冪的結果不一樣,那麼這個分數指數冪是沒有意義的。因此要證明如下命題

設 1" eeimg="1"/>, 是整數,且 0,q>0,r = \frac = \frac" eeimg="1"/>,證明

這樣分數指數冪就有意義了,就可以定義有理數冪。

有了這些基礎就很容易完成最後的分數指數冪運算法則的證明了。

(所以我寫了一堆沒用的,假期到底是有多閒啊……)

如果要看懂Rudin的證明的話,至少要有一點集合的知識。並不難,如果想看的話可以去找一本Rudin《數學分析原理》,俗稱Baby Rudin,pdf版不難找。

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