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什么是连续统

2022-08-15 20:16 作者:我爱计算机科学  | 我要投稿

连续统是一个数学概念。当人们笼统地说:“在实数集里实数可以连续变动”,也就可以说实数集是个连续统;更严格的描述需要使用序理论、拓扑学等数学工具。这里的连续是相对于离散的概念而言的。在不讨论精确的定义前,有时人们也会谈到一个量可以在某范围内连续取值,或者说该量的变化范围是一个连续统。在数学上,连续统这一术语至少有两种精确定义,但并不等价。另外,连续统一词有时即指实数线或者实数集,这是较旧的叫法;见连续统假设。

连续统是一个拥有多于一个元素的集合,而且满足如下性质:

有序:任意两个元素之间可以排序;(实数集的任意两个数字之间可以排序)

稠密:在任意两个元素之间存在第三个元素 ;(实数集的任意两个数字之间存在无穷多个其他的数字)

无洞:有上界的非空子集一定有上确界 实数集即为连续统的例子;实际上它是连续统的原型。

这里的无洞就是指完备性:

实数集完备性基本定理:确界定理、单调有界原理、区间套定理、有限覆盖定理、柯西收敛定理、紧致性定理。 这六个定理是从不同角度描述了实数集的一个性质:实数集关于极限运算是封闭的,即实数的连续性。它们之间相互等价,均可作为公理。



这里注意上确界和最大值的区别。


对于下面这个级数,令x=1,则等式左边是一个无理数,右边是有理数之和。左边可以看作是右边的上确界,也就是说,一个有理数的极限是无理数。如果只是有理数集合,则这个时候对于右边的有理数的级数运算来说,结果就是不完备的,因为这个结果变成了无理数,相当于掉进了有理数集合的洞里面去了。实数集刚好包括有理数和无理数,所以这种情况下就是完备的。


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