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  • 阿基米德性的内容和证明

    名称:    阿基米德性

    各 来源:华东师范大学,数学分析,上册,第三版,附录2 ,290页

                              F中元素满足阿基米德性,对任意两个正元素a, b , 必存在自然数n, 使得 na > b

    定理内容:    对于任何实数x,存在自然数n有n>x

    来源:百度

     分析  

    对任何a,b 两个正数,存在自然数n, 使得 na > b

    推论1.1:设 a = 1,即变为:存在自然数 N,对任何正数 b 有N > b , 即,不存在最大实数;

    推论1.2:  对任何正有理数,都有一个正有理数小于该数;

    推论2 :对任何a,b,k大于0, 存在N,有a + Nk > b

    推论3:对于任何有理数r,总存在比它大的正整数n,即 n> r

    推论4:对于任何有理数r,总存在比它小的数q,即 q < r 

    阿基米德性在实数范围内的证明 

     说明: 1 利用确界定理,前提是确界定理在实数中成立。 注:确界定理在有理数范围内不成立,例如,集合 A:{x 属于 Q有理数 | x <根号2}在有理数范围内,没有                     上确界,因为可以无限靠近根号2。

                 2  使得确界原理成立的有序域,称为有完备性的有序域。有理数域是不完备的。----------华东师范大学 数学分析 第三版 p290

                 3 华东师范大学 附录2 p290有证明

    证:用反证法。

        设 a, b 为正元素,集合 A = { na, n为任意自然数 } 

        若对于任意n,都有 na < b, 说明集合A有上界,b就是上界中的一个元素,即 b 是集合A的一个上界

        由确界原理可知,A有上确界,记为  supA , 则 对任何 na,具有 na < supA

       且存在一个N,有Na , 有Na > supA - a 

    可推得  Na > supA -a 

    ->        Na + a > supA

    ->        (N + 1) a > supA 

    而(N + 1)属于A,(N+1)a 应该小于 supA

    故,矛盾

     推论1.1 的证明:将阿基米德性定理中的 a 取1,则得到 存在 n, 有 na > b, 而a = 1,于是有 n > b

    推论1.2的证明: 设 r 为任意有理数,则根据有理数的定义 r可以表示为 m/n, 于是r 的倒数 1/r 为 n/m

    也是有理数,于是根据阿基米德性, 存在n,有 n > 1/r, 取倒数, 有1/n < r 

    这个1/n是有理数,所以1/n 就是小于r的有理数。

    分析,推论1.1和推论1.2 相当于没有最大正有理数,也没有最小正有理数

     另,阿基米德性在实数域内成立,可知 实数没有最大正实数和最新正实数

    推论 2 的证明  :对任何a,b,k大于0, 存在N,有a + Nk > b

    若 a > b, 则 b - a < 0

           而 k > 0

           故有 k > b-a 

           上式两边+a,有 a + k > b, 此时结论成立,N=1

    若b-a >0, 则由阿基米德性,存在 N,有

               Nk > b-a 

          上式两侧 + a, 可得

            a + Nk > b

           结论成立

       证毕

    欧几里得性的解释:
    任意给定两个正实数a、b,必存在正整数n,使na>b。
    几何描述:在长短不同的两条线段中,无论较长的线段怎样长,较短的线段怎样短,总可以在较长的线段上连续截取较短的线段,并且截到某一次以后,必出现下面两种情况:
    1:没有剩余;
    2:得到一条短于较短线段的剩余线段。

    这就是“阿基米德公理”有时也叫阿基米德-欧多克斯公理,因为阿基米德把这个命题归功于欧多克斯。其实,比欧多克斯更早些,我国古代《墨经》上已记载着“穷,或有前不容尺也”,指的正是这个意思。

    我自己的理解,给定长度,就可以用固定长度的尺子度量其全部长度。

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/strongdady/p/12625949.html
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