当前课程知识点:高等数学习题课 > 第一章 实数与函数 > 第1节 集合的界与确界 > 例1.1.6
下面我们看一个类似的问题
AB为非负实数构成的有界集合
那么定义A乘B
也就是把A中的元素和B中的元素
都乘起来 构成一个新的集合
让我们证明的是A乘B的下确界
等于A的下确界乘B集合的下确界
类似的 上确界也是如此
那么这个问题我们要将两个证明
都演绎一遍
好 我们首先来证第一个下确界的结论
这里我们还是令A集合的下确界
得小a
B集合的下确界得小b
好 我们大家看
仍然是任意的X属于A
那么X大于等于A
任意的Y属于B
那么Y是大于等于B的
好 大家注意
都是非负实数构成的集合
所以呢 XY都是大于等于零的
那么下确界又是下界中最大的
所以AB也均大于等于零
那么这样我们看
任意的Z属于A乘B
大家看Z就等于某一个A中的X
和某一个B中的Y相乘
那么自然它就大于等于A乘B
即A乘B为集合AB的一个下界
下面我们再证明A乘B是集合AB
下界中的最大者
好 由于A是集合A的下确界
那么任给ε大于零
那么大家知道存在一个Xε属于A
这样Xε是小于a加ε的
类似的 也存在一个Yε属于B
也就是Yε小于B+ε
大家看啊
这是非负的实数构成的集合
自然他们都是大于等于零的
那么大家看
下面我们看Zε它是等于Xε乘以Yε
当然它属于A乘B
我们来看Zε和A乘B的关系
将上面两个不等式相乘
Zε就小于AB加ε倍的a加b
再加一个ε的平方
到这为止啊
并没有出现我们等价定义的情形
那么这时应该如何处理呢
大家注意了
经常有的同学在这会这样做
有人经常会这样做
是这样说
经常是这样写啊
令这个表达式等于ε′
这种写法啊
从逻辑上是不对的
因为我们说要证明A乘B
是下界中的最大者
这个任给ε
最开始是应该给好的
所以在这这种写法
是错误的过程
那么我们正确的过程
应该如何写呢
我们有等价的定义
大家看下面我们就像来变个魔术
这里大家知道
任给ε大于0
和任给ε属于0到1
是等价的
那么这里我们加上一句
比方说不妨设ε小于1
这是可以的
好 大家来看
这个就要变一下魔术了
小于A乘B加上
这是ε的平方
当然是ε乘以ε
我将一个ε放缩一下
就小于ε乘以a加b加1
到这大家看 巧了
此时我就把上边这个不等式
转化成Zε小于AB加上常数倍的ε
那么这个a加b加1
是一个正的常数
的确和我们刚刚讨论的等价定义
是相同的
这也就说明了
我们已经证出了
AB是下界中的最大者
我们这样就有
故 集合A乘B的下确界就是小a乘以小b
那么这里的A就不是别人A集合的下确界
B就是B集合的下确界
那么第一个结论呢
我们就证好了
下面我们再看看第二个结论的证明
我们要证A乘B这个集合的上确界
它等于A集合的上确界
乘B集合的上确界
这里我们还是来用几个字母
那为了方便吧
我们还是设A集合的上确界得小a
B集合的上确界得小b
那么大家来看
任意的X属于A X都小于等于a
同样任意的Y属于B y小于等于b
由于都是非负实数的集合
这样X乘Y自然也是非负的
它是小于等于a乘b的
那么也就是说呢
a乘b为集合AB的一个上界
下面我们再证它是上界中的最小者
这里需要稍微有一点讨论
我们当然大家一会就会看到
为什么这样讨论
若ab至少有一个为零
那么我们将说结论显然成立
为什么呢
不妨设a得零吧
大家看不妨设小a得零
那么a是上确界啊
那这时大家看集合A
它又是非负实数构成的集合
那么A只可能是单元素集
就是零
那这样A乘B也可能是单元素集
也就是零构成的集合
那我们来一句 结论
上述结论 要证的结论 显然成立
好 那下面我们设a和b均是正数
好 任给ε大于0
大家看这里A是上确界
那我们看存在一个xε
它属于A
使得xε大于a减ε
自然也存在一个yε属于B
使得yε大于b减ε
那下面呢
我自然想把这个Xε和Yε乘到一起
它实际上就是A和B集合中的一个Zε
那大家看一看
这里我们a减ε和b减ε
这里ε如果取的比较大
a减ε和b减ε就是负数了
我们就不能乘到一起
这样我们要讨论一下
那么怎么讨论呢
在这还是要用到一定的技巧
也就是说啊
我们在这写上
不妨设ε是小于a的 也小于b的
那么大家知道这和我们前面刚刚讨论的等价定义
是不冲突的
那么此时吧
如果ε比a和b都小
这件事是正的
这个b减ε也是正的
那这样我们大家看Zε
我们就可以写成xε乘以yε
它的确是在A乘B这个集合中的
那我们来乘一乘啊
这个Zε它就大于
好 乘一乘 ab减ε倍的a加b
再加上一个ε的平方
天然的 我把ε的平方啊
这一次我就直接不要它了
因为ε的平方是大于0的
大家看这样我就证出了Zε大于a乘b
减去一个常数倍的ε
并且这个常数是正数
也就相当于证出了ab
是集合AB上界中的最小者
所以我们就有这样一个结论
A乘B这个集合的上确界
就等于a乘b
也就是a的上确界乘b的上确界
可见啊 确界的等价定义
在实际问题中
还是有很多用途的
我们大家应该仔细的去体会
学会去应用它
-课程序论
--课程序论
-第1节 集合的界与确界
--集合的界的概念
--例1.1.1
--确界的定义
--例1.1.2
--例1.1.3
--例1.1.4
--例1.1.5
--例1.1.6
--例1.1.7
-第1节 练习题--作业
-第2节 函数的性质
--映射与函数定义
--反函数
--例1.2.1
--例1.2.2
--例1.2.3
--例1.2.4
--例1.2.5
--例1.2.6
--例1.2.7
--函数的性质
--例1.2.8
--例1.2.9
--例1.2.10
--例1.2.11
--例1.2.12
--例1.2.13
--例1.2.14
-第2节 练习题--作业
-第3节 几个不等式
--不等式
--重要不等式
-第1节 数列极限的定义
--数列极限的定义
--例2.1.1
--例2.1.2
--例2.1.3
--例2.1.4
--例2.1.5
--例2.1.6
--例2.1.7
--子数列的极限
--例2.1.8
--例2.1.9
--数列极限的性质
--例2.1.10
--例2.1.11
-第2节 数列极限存在的充分条件
--四则运算法则
--例2.2.1
--例2.2.2
--例2.2.3
--夹挤准则
--单调有界定理
--重要极限
--例2.2.4
--例2.2.5
--例2.2.7
--例2.2.8
--例2.2.10
--例2.2.11
--例2.2.12
--无穷大量
--例2.2.13
-第2节 练习题--作业
-第3节 实数理论
--Video
--区间套定理
--定义总结
--例2.3.1
--例2.3.2
--例2.3.3
--例2.3.4
--例2.3.5
--例2.3.6
--例2.3.7
--例2.3.8
--例2.3.9
-第一次单元测试--作业
-第1节 函数极限的定义与性质
--例3.1.2
--例3.1.3
--例3.1.4
--例3.1.5
--例3.1.6
--例3.1.7
--海涅定理1
--海涅定理2
--例3.1.8
--例3.1.9
--例3.1.10
-第1节 练习题--作业
-第2节 复合函数的极限 Cauchy收敛准则 无穷小量与无穷大量
--复合函数的极限
--例3.2.1
--例3.2.2
--例3.2.3
--例3.2.4
--例3.2.5
--例3.2.6
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--无穷大量
--例3.2.8
--例3.2.9
--例3.2.10
-第2节 练习题--作业
-第二次单元测试--作业
-第1节 函数的连续性
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-第1节 练习题--作业
-第2节 闭区间连续函数的性质
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-第2节 练习题--作业
-第3节 函数的一致连续性
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-第3节 练习题--作业
-第三次单元测试--作业
-第1节 数项级数
--引言
--例1
--例2
--例3
--例4
--例5
--例6
--例7
--例8
--例9
--例10
--例11
--例12
--例13
--例14
-第1节 重积分(6月14日之前看完)
--例3.1.2
--例3.1.3
--例3.1.4
--例3.1.5
--例3.1.6
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-期末考试--结课考试