数学分析读书笔记(1):实数与确界原理

这又开启一个新的篇章了。数学分析,又叫微积分,研究对象是实数集上的函数。

首先,复习一下中学学的实数:

实数相关知识:

实数:

有理数:
  • 可以用pq,(其中p、q都是整数,且q≠0)frac{p}{q},(其中p、q都是整数,且q neq 0)qp,(pqq̸=0)表示。
  • 可以用有限小数和无限循环小数表示。
无理数:
  • 无限不循环的小数。
实数:
  • 无理数+有理数

任何一个实数都可以表示成无限小数的形式:

设有一个正实数为:x=a0.a1a2a3……anx =a_0.a_1a_2a_3……a_nx=a0.a1a2a3......an,则可以表示成为:x=a0.a1a2……(an−1)999……x = a_0.a_1a_2……(a_n-1)999……x=a0.a1a2......(an1)999......,其中a0、a1、a2、a3、……ana_0、a_1、a_2、a_3、……a_na0a1a2a3......an为正整数
0 可以表示成:0.00000……0.00000……0.00000......

设有x、y两个正实数,x=a0.a1a2……an……x = a_0.a_1a_2……a_n……x=a0.a1a2......an......y=b0.b1b2……bn……y = b_0.b_1b_2……b_n……y=b0.b1b2......bn......

  • x=y: a0=b0,a1=b1,…,an=bna_0=b_0 ,a_1=b_1,…,a_n=b_na0=b0,a1=b1,...,an=bn
  • x>y: a0=b0,a1=b1,…,an=bna_0=b_0 ,a_1=b_1,…,a_n=b_na0=b0,a1=b1,...,an=bn,而an+1>bn+1a_{n+1} >b_{n+1}an+1>bn+1
  • x<y: a0=b0,a1=b1,…,an=bna_0=b_0 ,a_1=b_1,…,a_n=b_na0=b0,a1=b1,...,an=bn,而an+1&lt;bn+1a_{n+1} &lt;b_{n+1}an+1<bn+1
  • 对于负实数,相等同上,大于小于刚好反过来。
近似数:
  • 与事实上的数比较为小的为不足近似:记为xn=a0.a1a2…anx_n=a_0.a_1a_2…a_nxn=a0.a1a2...an
  • 与事实上的数比较为大的为过剩近似:记为xn‾=xn+110overline{x_n} = x_n+frac{1}{10}xn=xn+101
  • 负数表示
    • 不足近似:xn=xn‾+110x_n=overline{x_n}+frac{1}{10}xn=xn+101
    • 过剩近似:xn‾=a0.a1a2…anoverline{x_n} = a_0.a_1a_2…a_nxn=a0.a1a2...an

实数的性质:

  • 1、对四则运算封闭
  • 2、有序的
  • 3、大小传递性
  • 4、阿基米德性,对任意的a,ba,ba,b两个实数,总存在整数nnn,使得na&gt;bna&gt;bna>b
  • 5、稠密性
  • 6、与一条直线对应

绝对值:

  • 这里说的绝对值就是中学的绝对值。

不等式:

  1. ∣a∣=∣−a∣≥0|a|=|-a|geq0a=a0
  2. −∣a∣≤a≤∣a∣-|a|leq a leq |a|aaa
  3. ∣a∣&lt;h的充分必要条件是:−h&lt;a&lt;h|a|&lt;h的充分必要条件是:-h&lt;a&lt;ha<hh<a<h
  4. ∣a∣≤h的充分必要条件是:−h≤a≤h|a|leq h的充分必要条件是:-hleq aleq hahhah
  5. 三角不等式:∣a∣−∣b∣⩽∣a±b∣≤∣a∣+∣b∣|a|-|b| leqslant |apm b|leq |a|+|b|aba±ba+b
  6. |ab|=|a||b|
  7. ∣a∣∣b∣=∣ab∣frac{|a|}{|b|}=|frac{a}{b}|ba=ba

确界原理:

有限区间:
  • 开区间
  • 闭区间
  • 半开区间
无限区间:

带无穷号的

邻域:

a∈R,δ&gt;0a in R,delta &gt; 0aR,δ>0,
U(a;δ)={x∣∣x−a∣&lt;δ}=(a−δ,a+δ)U(a;delta )=left {xmid |x-a| &lt;delta right }=(a-delta ,a+delta )U(a;δ)={xxa<δ}=(aδ,a+δ)

  • 左邻域:U−(a;δ)=[a,a+δ)U_-(a;delta )=[a,a+delta )U(a;δ)=[a,a+δ)
  • 右邻域:U+(a;δ)=[a,a+δ)U_+(a;delta )=[a ,a+delta )U+(a;δ)=[a,a+δ)
  • 空心邻域:U0(a;δ)={x∣0&lt;∣x−a∣&lt;δ}U^0(a;delta )=left {xmid 0&lt;|x-a| &lt;delta right }U0(a;δ)={x0<xa<δ}
上下界:
  • 集合里面的任意一个元素都小于一个实数M,称M为上界。
  • 集合里面的任意一个元素都大于一个实数M,称M为下界。
有界集:
  • 有上界且有下界
上下确界:
  • 上确界:首先是上界,其次是最小上界
  • 下确界:首先是下届,其次是最大下界

确界原理:

  • 描述上下界与上下确界的关系。
  • 条件:S为非空数集
  • 内容
    • 有上界必有上确界
    • 有下界必有下确界
      -证明:略

-带有正无穷作为上确界称为非正常上确界,带负无穷符号的称为非正常下确界

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风君子

独自遨游何稽首 揭天掀地慰生平