Действительные числа.


“Под числом мы понимаем не столько множество единиц,
сколько отвлеченное отношение какой-нибудь величины к
другой величине того же рода, принятой нами за единицу”
И. Ньютон.

Свойства множества рациональных чисел.

Определение 9.1: Множество называется замкнутым относительно некоторой операции, если результат применения этой операции к любым элементам данного множества является элементом этого множества.

  1. Относительно каких алгебраических операций множества N,Z,Q являются замкнутыми?
  2. Между любыми двумя рациональными числами существует бесконечно много рациональных чисел.
  3. Q

Критерий полноты.

Определение 9.2: Пусть на некоторых множествах А и В заданы операции и , или(и) отношения порядка > и > > , соответственно. Изоморфизмом между множествами А и В относительно операций и называется такое отношение, что:

1. А~B
2. , где &, где .

Изоморфизмом между множествами А и В относительно отношений порядка > и > > называется такое отношение, что:

    1. A~B
    2. , где

Множества А и В называются изоморфными относительно некоторых операций или отношений, если между ними можно постоить изоморфизм относительно этих операций и отношений(обозначается АВ) и неизоморфными , если никакого изоморфизма построить нельзя.

  1. Приведите пример множества(или докажите, что такого множества не существует):
a).  изоморфного относительно некоторых операций и неизоморфного относительно любогоотношения порядка
b).  изоморфного относительно некоторого отношения порядка и неизоморфного относительно любых операций.
  1. Докажите, что если AB относительно операциий и и, на A выполняются свойства:
  1.  ab=ba
  2.  (ab) c=a(bc)
  3.  e: ae=a
  4. a-1: a a-1=e,
то они выполняются и на В.
  1. Доказать изоморфность множеств Q и Q’ относительно операций +,,-, и отношения порядка, где Q - множество из листка 5, а Q’- множество всех десятичных дробей: конечных и периодических, с обычными операциями и отношением порядка.

Определение 9.3: Множество М называется полным относительно заданных на нем операций и отношения порядка, если не существует такого множества М’, неизоморфного М, что М изоморфно некоторому несобственному подмножеству А множества М’, и все свойства операций и отношения порядка, верные на А, верны и на М.

  1. Доказать, что Q неполно относительно основных четырех операций и отношения порядка.

Множество R.

Определение 9.4: Сечением на непустом множестве М называется система двух множеств А и В такая, что:

1.  А В=М,
2.  . Обозначается .

Аксиома полноты: Пусть - произвольное сечение Q. Тогда существует единственный такой элемент r , что: (Поскольку r однозначно определяет сечение, то, в дальнейшем, говоря о сечении, мы будем подразумевать элемент его определяющий).

Определение 9.5: Множество всевозможных сечений множества Q называется множеством действительных чисел R (I = R\Q - множество иррациональных чисел).

  1. Пусть заданы непустые множества А и В такие, что:
a). доказать, что - сечение на Q
b). в А нет наибольшего элемента (т.е. "aA)
c). в B нет наименьшего элемента
d). доказать существование в множестве R.
  1. Доказать существование в множестве R:
a).  b).  , nN+ c).  ,  z> 0, z R .

Операции на R.

Определение 9.6: Сумму двух сечений на Q определим как сечение , где сумма множеств есть множество, состоящее из всех элементов с таких, что: с=x+a, где xX, aA. Аналогично определяются остальные операции (- ,*, ).

  1. Доказать на R, что:
a).  b). 
c).  d). 
  1. Доказать, что множество R - полно относительно четырех основных операций и отношения порядка.

    Множества изоморфные R.

  1. Доказать изоморфизм следующих множеств относительно операций +, -,*, и отношения порядка:
  2. a).  множества точек прямой и множества бесконечных десятичных дробей
    b). множества бесконечных десятичных и множества бесконечных двоичных дробей
    c). множеств точек прямой и плоскости
    d). множества R и множества бесконечных десятичных дробей
  3. Любой интервал в R содержит:
a). рациональное число b). иррациональное число

Определение 9.7: Системой вложенных отрезков называется такое бесконечное множество отрезков, что: [a0,b0][a1,b1]...[an,bn]..., где aa1...an...bn...b1b ().

  1. a). Любая система вложенных отрезков содержит хотя бы одну общую точку.
    b). Если длина отрезков стремится к нулю ( т.е. ) , то эта точка - единственная
    c).  Верно ли утверждение пункта а) для системы вложенных интервалов ?

[Вернутся к оглавлению]