理解上確界sup和下確界inf

2021-01-08 佟咚咚

1、上確界是一個集合的最小上界。若數集E為實數集R的子集有上界,則顯然它有無窮多個上界,而其中最小的一個上界稱為上確界。

設E為實數的有界集合. 若

(1) 每一個 x ∈E 滿足不等式 x ≤M;(是上界)

(2) 對於任何的 ε> 0, 存在有x''∈E, 使 x'' > M -ε。(小一點就不再是上界)

則數 M = sup E 稱為集合E的上確界。

若集合E上方無界,則通認為 sup E = +∞

上界和上確界的區別:上界和上確界都不一定存在,如果都存在,上界不一定唯一,但上確界一定唯一。

2、下確界指的是一個集合的最大下界。若數集E為實數集R的子集有下界,則顯然它有無窮多個下界,而其中最大的一個下界稱為下確界。

(1) 每一個 x ∈E 滿足不等式 x≥m;(是下界)

(2) 對於任何的 ε> 0, 存在有x'∈E, 使 x' < m+ε。(大一點就不再是下界)

則數 m = inf E 稱為集合E下確界.

若集合E下方無界則通常說 inf E = -∞

下界和下確界的區別:下界和下確界都不一定存在,如果都存在,下界不一定唯一,但下確界一定唯一。

例子1:inf{1,2,3,4}=1;sup{1,2,3,4}=4。註:如果一個集合有最小(大)元素,則下(上)確界等於這個最小(大)元素,且這個下(上)確界屬於這個集合。

例子2:inf{x∈R,0<x<1}=0; sup{x∈R,0<x<1}=1。註:inf或sup可能不在集合中。

由上下確界引出一個十分重要的定理:確界原理,這是實數連續性的一種表現形式。

確界定理:非空有上界的集合必有上確界,非空有下界的集合必有下確界。

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