§2 数集。确界
§2 二?? 数集 . 确界原理:
一? 区间与邻域:
区间 :?
???
?
?
?
邻域
二?? 有界数集 . 确界原理:
1. 有界数集:?? 定义(上、下有界, 有界)
?闭区间、为有限数)、邻域等都是有界数集,集合
? ?也是有界数集.
???? ??无界数集: 对任意,存在 ,则称S为无界集。?
等都是无界数集,?
例 证明集合 是无界数集.
证明:对任意, 存在
由无界集定义,E为无界集。
确界
先给出确界的直观定义:若数集S有上界,则显然它有无穷多个上界,其中最小的一个上界我们称
它为数集S的上确界;同样,有下界数集的最大下界,称为该数集的下确界。
精确定义
定义2? 设S是R中的一个数集,若数 满足一下两条:
(1)??? 对一切 ?有 ,即 是数集S 的上界;
(2)??? 对任何 存在 使得(即是S的最小上界)
则称数为数集S的上确界。记作?
定义3? 设S是R中的一个数集,若数 满足一下两条:
(3)??? 对一切 ?有 ,即 是数集S 的下界;
(4)??? 对任何 存在 使得(即是S的最大下界)
则称数为数集S的下确界。记作?
??? 例1? ⑴?? ??则
??????? ?????????⑵ ???则
定理1.1? (确界原理). 设 S 为非空数集,若S有上界,则S必有上确界;若S有下界,则S必有下确界。
证明(见教材)
例2?????????? 非空有界数集的上(或下)确界是唯一的.
例3?????????? 设和是非空数集,且有 则有
.
例4? 设和是非空数集. 若对和都有 则有
??? 证? ?是的上界,?? ?是的下界,
例5? 和为非空数集, ?试证明:
???????
???? ???证? 有或 由和分别是和的下界,有
或
即???? 是数集的下界,? ?
?又的下界就是的下界, 是的下界,? 是的下界,? ?
同理有 于是有
.
??综上,? 有????????? .
2.????? ?数集与确界的关系: 确界不一定属于原集合. 以例1⑵为例做解释.
3.????? ?确界与最值的关系:? 设 为数集.
???? ⑴?? 的最值必属于,? 但确界未必,? 确界是一种临界点.
???? ⑵?? 非空有界数集必有确界(见下面的确界原理), 但未必有最值.
???? ⑶?? 若存在, 必有 ?
?对下确界有类似的结论.