1-2 无尽小数

1-2 无尽小数

本节主要内容:1、如何构造无尽小数
2、无尽小数表示的含义
3、实数与数轴的关系
构造无尽小数(以构造十进制无尽小数为例)

无尽小数的构造过程就是对数轴不断细分的过程。

基本理念:我们已经知道,所有的整数将数轴分成了无穷多个半开区间 [ n , n + 1 ) [n,n+1) [n,n+1),对于每一个数 x x x,均属于且仅属于一个半开区间。

设对于一个数 x x x,他对应着这样的无尽小数:
x = a . a 1 a 2 a 3 ⋯ x=a.a_1a_2a_3\cdots x=a.a1a2a3
只看其整数部分 a a a,对于任意的 a a a,我们均能找到一个区间 [ n , n + 1 ) [n,n+1) [n,n+1),使
a ∈ [ n , n + 1 ) a\in[n,n+1) a[n,n+1)
再看其第一位小数 a 1 a_1 a1,我们可以将区间 [ n , n + 1 ) [n,n+1) [n,n+1)十等分 ( 左 闭 右 开 ) (左闭右开) ,在十等分后的十个小区间中,找到一个小区间 [ n 1 , n 1 + 0.1 ) [n_1,n_1+0.1) [n1,n1+0.1)

使得
a . a 1 ∈ [ n 1 , n 1 + 0.1 ) a.a_1\in[n_1,n_1+0.1) a.a1[n1,n1+0.1)
如此反复做下去,就把数 x x x表示成为一个无尽小数。

无尽小数表示的含义

有理数可以写为有限小数或无限循环小数,而有限小数可看作是以 0 0 0为循环结的无限小数;

无理数是无限不循环小数。

因此,全体无尽小数,就构成了实数。对于所有的实数,我们均可以把他们用无尽小数表示。 ( 这 是 定 义 实 数 的 一 种 方 法 ) (这是定义实数的一种方法) ()

实数与数轴的关系

数轴上的任何一点,都可以用一个实数来表示

每一个实数也对应着数轴上的一个点 ( 严 格 来 说 , 这 一 事 实 只 有 论 证 了 闭 区 间 套 定 理 之 后 才 能 成 立 ) (严格来说,这一事实只有论证了闭区间套定理之后才能成立) ()

全体实数正好铺满了数轴。 ( 实 数 的 连 续 性 ) (实数的连续性) () ( 实 数 与 数 轴 上 的 点 形 成 一 一 映 射 ) (实数与数轴上的点形成一一映射) ()

补:

全体无理数在数轴上对应的点,正好填补了全体有理数在数轴上对应的点产生的空隙。即为:全体实数铺满整个数轴。

实数所谓的“连续性”实际上是指直线的连通性。形象的说,若将直线切分为两段要么左边有最大数,要么右边有最小数,不存在两边同时是开区间。 ( 戴 德 金 分 割 ) (戴德金分割) ()

实数的稠密性、连续性、完备性:

( 连 续 性 ⟺ 完 备 性 ) (连续性\Longleftrightarrow完备性) ()

稠密性:任意两个实数中间,总存在第三个实数。

有理数也具有稠密性:任意两个有理数中间,总存在第三个有理数

连续性:任意两个实数中间的数都是实数

实数的连续性是指实数是一个连续统,具有满足单调有界准则、确界原理、柯西收敛准则等几个实数基本定理的那种性质。

完备性逻辑上蕴含了稠密性。 ( 完 备 性 ⫆ 稠 密 性 ) (完备性\supseteqq稠密性) ()

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