Number Theory: The set of Real实数系构造:实数公理化(R, +, ×, ≥)之Field/Order/Continuity + Dedkind分割

abaelhe / 2023-07-31 / 原文

Number Theory: The set of Real实数系构造

实数公理化(R, +, ×, ≥)之Field/Order/Continuity
F(域):定义 +, ×, ≥:
+: 加法的 交换律、结合律、0单位元、负元
×: 乘法的 交换律、结合律、1单位元、逆元、乘法×对加法+的分配律

O(序≥):
全序性: x ≥ y OR y ≤ x 必有其一(或x>y, x==y, x<y)
对称: x ≥ y AND y ≤ x 则有 x = y
传递性: x ≥ y AND y ≥ z 则有 x ≥ z
加法+的保序性: x ≥ 0 AND y ≥ 0 则有 x+y ≥ 0
乘法×的保序性: x ≥ 0 AND y ≥ 0 则有 x×y ≥ 0

C(连续性):

  • Archimedes阿基米德性: giving any Real numbers p and q, existing one of Integer number n, let: n * p > q.
  • 同构唯一性: (R, +,×,≥): 假设分别以两种方法构造出 Real实数集 X 与 Y, 则: X, Y 与 R实数集同构,且 X, Y 与 R 完全相同。

Dedkind分割 在Q有理数集上构造出 R实数集:
首先是在 Q(Rational Number) 有理数集上,以分割的方式构造出 R(Real Number):
以下三条:
Q 分割为 L(下集) 与 U(上集) 两部分:

  • LU 都非空集, 且 Q = LU;
  • L 的任意元数 小于 U 的任意元数;
  • L 没有最大元数.

则此种集合划分为 Dedkind分割 , 一次分割得一个 实数(有理数或无理数) ,所有的分割集合,即是 R 实数集。

此时 U 可能有两种情况, 确定分割点 QP (Quantum Point):

  • 没有最小元数,此时为 无理分割;分割点_QP_是一个无理数点。
  • 有最小元数,此时为 有理分割;分割点_QP_是一有理数点,即_U_的最小元数。

可将分割形象比喻为:对 Q 有理数集,
用量子刀(Quantum Knife, 厚度 只有 可测度的最小厚度, 即一个数(点)厚的刀) 切割一刀,
将有: L(下集), QP(分割点, Quantum Point), U(上集)三部分:

  1. LU 都是非空集合,Q = L U {QP} U U;
  2. L 的任意元,都小于 U 的任意元;
  3. L 无最大值,U 无最小值, 两者都可以用 Epsilon-Delta 语言描述及证明;
  4. QP 是实数(可能是无理数 或 有理数), 所有可能的 QP 构成 R 实数集.

Dedkind分割构造出的实数集上定义“O(Order序)”:
定义实数集上的Order序:
集合序 定义 对 XY 两个集合,定义 XYYX 的子集;
集合序 与 数序 的一致性: 两次 Dedkind分割 确定两个量子点 QP1 与 QP2,