[数分笔记]Dedekind切割定理的证明
1、定理内容
Dedekind切割定理:设是实数集的一个切割,则或者有最大数,或者有最小数。
2、证明过程
设是中所有有理数所构成的集合,是中所有有理数所构成的集合
从而构成一个有理数集的切割
有三种情况:
(1)中有最大数,中无最小数
(2)中无最大数,中有最小数
(3)中无最大数,中无最小数
对于情况(1):
下证也是的最大数,而没有最小数
反证,假设不是的最大数,设是的最大数
由有理数的稠密性知,在中必存在有理数
由知,而,与是的最大数矛盾
从而是的最大数 //不是的最大数的反面为什么不考虑无最大数
对于情况(2):
类似可知没有最大数,的最小数为
对于情况(3):
切割确定无理数,,有
由于,从而要么,要么
若,下证是的最大数
反证,若不是的最大数,设的最大数是
在中存在有理数,由于,故
又因为,从而,矛盾
故是的最大数
类似的,若,则是的最小数
综上所述,若是实数集的一个切割,则或者有最大数,或者有最小数。 #
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