實數集簡介
通俗地認為,通常包含所有有理數和無理數的集合就是實數集,通常用大寫字母 R表示。
18世紀,微積分學在實數的基礎上發展起來。但當時的實數集並沒有精確的定義。直到1871年,德國數學家康托爾第一次提出了實數的嚴格定義。定義是由四組公理為基礎的:
加法定理
1.1.對於任意屬於集合 R的元素 a、 b,可以定義它們的加法 a+ b,且 a+ b屬於 R;
1.2.加法有恆元0,且 a+0=0+ a= a(從而存在相反數);
1.3.加法有交換律, a+ b= b+ a;
1.4.加法有結合律,( a+ b)+ c= a+( b+ c)。
乘法定理
2.1對於任意屬於集合 R的元素 a、 b,可以定義它們的乘法 a· b,且 a· b屬於 R;
2.2乘法有恆元1,且 a·1=1· a= a(從而除0外存在倒數);
2.3乘法有交換律, a· b= b· a;
2.4乘法有結合律,( a· b)· c= a·( b· c);
2.5乘法對加法有分配率,即 a·( b+ c)=( b+ c)· a= a· b+ a· c。
序公理
3.1∀ x、 y∈ R, x< y、 x= y、 x> y中有且只有一個成立;
3.2若 x< y,∀ z∈ R, x+ z< y+ z;
3.3若 x< y, z>0,則 x· z< y· z;
3.4傳遞性:若 x< y, y< z,則 x< z。
完備公理
(1)任何一個非空有上界的集合(包含於 R)必有上確界。
(2)設 A、 B是兩個包含於 R的集合,且對任何 x屬於 A, y屬於 B,都有 x< y,那么必存在 c屬於 R,使得對任何 x 屬於 A, y屬於 B,都有 x< c< y。
符合以上四組公理的任何一個集合都叫做 實數集,實數集的元素稱為 實數。