确界原理本质上体现了实数的完备性。
记号与术语
U(a;δ)={x| |x-a|<δ} 点a的δ邻域:以a为中心,δ为半径的开区间。
U0(a;δ)={x| 0<|x-a|<δ} 点a的δ空心邻域:以a为中心,δ为半径的开区间,除去了点a。
U (a;δ)={x| 0<=x-a<δ} 点a的δ右邻域:从a到a δ。
U-(a;δ)={x| 0<=a-x<δ} 点a的δ左邻域:从a-δ到a。
U(∞;M)={x| |x|>M} ∞的M邻域:以0为中心,M位半径的闭区间的外部领域。
U( ∞;M)={x| x>M} ∞的M邻域。
U(-∞;M)={x| x<-M} -∞的M邻域。
max S:数集S的最大值。
min S:数集S的最小值。
有界集:
定义1,
设S是R的一个子集,S不等于空集:
(1)若∃M∈R,使得∀x∈S,x<=M,则称M为S的一个上界,称S为有上界的数集。
(2)若∃L∈R,使得∀x∈S,x>=L,则称L为S的一个下界,称S为有下界的数集。
(3)若S既有上界又有下界,则称S为有界集。
其充要条件为:∃M>0,使∀x∈S,|x|<=M。
(1')若S不是有上界的数集,则称S无上界。
即,∀M∈R,∃x0∈S,x0>M。
(2')若S不是有下界的数集,则称S无下界。
即,∀L∈R,∃x0∈S,x0<L。
(3')若S不是有界的数集,则称S为无界集。
即,∀M>0,∃x0∈S,使得|x0|>M。
确界:
若数集S有上界,则必有无穷多个上界,而其中最小的一个(如果有)具有重要的作用,称为上确界。
同样,若S有下界,最大的下界(如果有)称为下确界。
定义2,
设S是R的一个子集,S不是空集,若η∈R满足:
(i)∀x∈S,x<=η;(ii)∀a<η,∃x0∈S,使得x0>a,
则称η是S的上确界,记作 η=supS.
注1 条件(i)说明η是S的一个上界;(ii)说明比η小的数都不是S的上界;
从而说明η是最小的上界,即上确界是最小的上界。
注2条件(ii)可换成:∀ε>0,∃x0∈S,x0>η-ε。
定义3,
设S是R的一个子集,S不是空集,若ξ∈R满足:
(i)∀x∈S,x>=ξ;(ii)∀b>ξ,∃x0∈S,使得x0<b,
则称ξ是S的下确界,记作 ξ=infS.
注3下确界就是最大的下届。
注3下确界定义中的(ii)可换成:∀ε>0,∃x0∈S,x0<ξ ε。
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