y=frac{xx^2+3D)}{3x^2+D})
我们得到)
y-x=frac{2xD-x^2)}{3x^2+D})
并且)
y^2-D=frac{x^2-D)^3}{3x^2+D)^2})
此时,如果x属于A_{1},那么x^2<D,此时y>x,且y^2<D。则y属于A_{1})
如果假定x属于A_{2},则有x^2>D,y>0,y<x,且y^2>D。显然,y属于A_{2})
这个分割是有非有理数产生)
quad 这个现象,说明有理数域R是不完备的,或者是说不连续的)
quad 每一个这样的分割,都对应于一个非有理数,由此就产生了一个新数,即无理数alpha)
我们认为该数完全由该分割产生。我们应该说这个新数alpha 对应于这个分割,或者说它制造了这个分割,)
并且,从现在开始,只要两个分割不同,我们就说产生这两个分割的数不等。)
quad 为了获得全体实数,即有理数和无理数的有序排列的基础,我们必须研究分别由alpha 和eta 产生的两个分割)
A_{1},A_{2})和B_{1},B_{2})中间的关系。显然,当分割A_{1},A_{2})中的一个,例如A_{1}给定之后,这个分割就完全确定了,)
因为A_{2}就是有理数去掉A_{1}后剩下的全体有理数。分割中的第一个类,具有这样的特性,如果a_{1}是第一类的元素,那么所有小于a_{1}的)
数,都包含在第一类中。如果此时,我们对两个分割中的第一类进行比较,会有如下结果)
quad 1. 他们完全相同。即,任何一个属于A_{1}的元素,也属于B_{1},且每一个属于B_{2}的元素,也同样属于A_{1})
此时,A_{2}与B_{2}也显然相同,此时我们用符号表示为alpha = eta,或eta=alpha)
quad 但是,如果A_{1}与B_{1}不同,例如,A_{1}中的元素a_{1},没有包含在B_{1}中,因此被包含在B_{2}中,)
这样B_{1}中的元素数量自然小于A_{1}中的数量)
2.如果A_{1}中只有一个数a_{1}’是B_{1}所没有的,那么A_{1}中其他数字a_{1}也同样被包含在B_{1}中,且有a_{1}小于a_{1}’,)
即,a_{1}’是所有A_{1}元素中的最大的一个,因此,a_{1}’,{A_{1},A_{2}}由alpha=a_{1}’=b_{2}’产生。再看{B_{1},B{2}}.)
我们已经知道B_{1}中的所有数b_{1}也都包含在a_{1}中,且小于a_{1}’=b_{2}’,b_{2}’属于B_{2};B_{2}中的其他元素b_{2}均大于)
b_{2}’,否则,如果b_{2}小于b_{2}’,那么就会小于a_{1}’,就会属于B_{1};因此,b_{2}’是B_{2}中的最小数,因此B_{1},B_{2}))
由b_{2}’由同样的有理数eta=b_{2}’=a_{1}’=alpha 产生,两者的区别是非本质的)
quad 3.如果在A_{1}中至少有两个数a_{1}’=b_{2}’,a_{1}”=b_{2}”,不在B_{1}中,那么就有无数个这样的数存在。因为在这两数之间)
的无穷多的数,都在A_{1}中,却都不在B_{1}中。这种情况下,我们说对应于两个本质上不同的分割A_{1},{2})与B_{1},B_{2})的两个数)
alpha 和eta 是不同的,或者更进一步,我们说alpha>eta,以及eta<alpha,需要注意的是,这个定义与前面当alpha和eta)
都是有理数时的定义完全一致。)
quad 剩下的情况如下)
quad 4.如果在B_{1}中存在一个且只有一个b_{1}’=a_{1}’,不属于A_{1},那么A_{1},A_{2})与B_{1},B_{2})仅仅是非本质性区别,)
并且都是由同一个有理数alpha=a_{2}’=b_{1}’=eta产生)
quadquad 5. 但是,如果B_{1}中至少有两个数是A_{1}中没有的,那么eta>alpha,或alpha<eta)
quad 上述讨论遍历了全部情况,可知,对于两个不同的数,只有其中一个大于另一个的情况.这一点在指定alpha和eta的大小关系时用到过,但是直到现在才给予了证明。在进行上述研究时,必须加倍小心,以防把其他领域的经验,照搬到研究对象中。)
—————下面是原文第9页—————)
quad)
quadquad 如果我们再稍微仔细些研究alpha>eta 的情况,显然,小的这个数eta 如果是有理数,那么必然属于A_{1},因为在A_{1}中)
存在一个数a_{1}’=b_{2}’属于 B_{2},于是有,不管eta是B_{1}的最大值还是B_{2}的最小值,都有etale a_{1}’,因此eta属于A_{1}.)
同理,很显然,由alpha>eta,可知alpha属于B_{2},因为alphageq a_{1}’。结合上述两点,可得下面结果,如果一个切割是由数alpha产生,)
那么任何一个有理数,如果小于alpha的数,划分于A_{1},否则划分于A_{2};如果alpha是有理数,那么它自己可以随意划归于A_{1}或A_{2}).
quadquad 最终,我们得到:若alpha>eta,即,如果有无穷多数,属于A_{1},但是不属于B_{1},那么必然有无穷多数,既不同)
于alpha也不同于eta;每个这样的数c都小于alpha,因为它属于A_{1};同时c>eta,因为c属于B_{2})
quadquadquadquad V)
quadquadquad 实数域的连续性)
作为前述特性产物,包含全体实数的系统R,建立了一个布局良好的一维域;这一切都是为了证明如下的结论:)
I.若alpha>eta,且eta>gamma,则alpha > gamma .我们说eta在alpha和gamma之间)
II.若alpha和gamma是两个不同的数,那么此二数之间有无穷多数eta存在;)
III.若alpha是任意一个有限数,那么实数域R被分成A_{1}和A_{2}两类,每个类都包含无数多数,第一类A_{1}包含所有小于)
alpha的数,第二类A_{2}包含所有大于alpha的数,alpha可以被任意归入任何一类,且相应成为A_{1}类的最大值或A_{2}类的最小值;)
不管是上述哪一种情况,都会得到这样的结果:系统R被分成两类,第一类里的所有数,都小于第二类的所有数;并且我们说这个分割是alpha产生的;)
quadquad 为简洁起见,也为了避免让读者太累,我把前面用的那些定理的证明放在了后面。)
quadquad 除了上述特性,域R还有连续性;即,下面的定理成立:)
quad IV.若包含全体实数的系统R被分成两部分A_{1}和A_{2},使得A_{1}中的所有数均小于和A_{2}中所有数,那么,)
有且只有一个数能产生这样的分割;)
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