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最小上界公理 - Wikipedia

最小上界公理

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最小上界公理也简写为 LUB 公理实分析公理。在不能在实分析系统内证明的意义上它是一个公理。但是,像其他经典数学领域的公理一样,它可以从作为外部系统的 Zermelo-Fraenkel 集合论证明。这个公理声称如果实数非空子集上界,则它有最小上界。这个公理非常有用,因为它是证明实数轴完备度量空间的根本。有理数轴不满足 LUB 公理而因此不是完备的。一个理想的例子是 S = \{ x\in \mathbb{Q}|x^2 < 2\}。2 当然是这个集合的上界。但是这个集合没有最小上界 — 对于任何 x \in S,我们可以找到 y \in S 有着 y > x \

[编辑] 实数轴是完备的的证明

\{ s_n\}_{n\in\N}柯西序列。设 S 是只对有限多个 n\in\N 大于 sn 的实数集合。设 \varepsilon\in\R ^+。设 N\in\N 使得 \forall n,m\ge N |s_n-s_m|<\varepsilon。所以,这个序列经过区间 (s_N-\varepsilon ,s_N+\varepsilon ) 无限多次并经过它的补最多有限多次。这意味着 s_N-\varepsilon\in S 并因此 S\not=\emptyset。明显的 s_N+\varepsilon 是 S 的上界。通过 LUB 公理,设 b 是最小上界。s_N-\varepsilon\le b\le s_n+\varepsilon。通过三角不等式d(s_n,b)\le d(s_n,s_N)+d(s_N,b)\le\varepsilon +\varepsilon =2\varepsilon。所以 s_n\longrightarrow b 并因此 \R 是完备的。Q.E.D.

[编辑] 引用

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