首页 > 技术文章 > 关于实数系基本定理的专题讨论I

ly142857 2014-05-22 22:05 原文

$\bf命题:$设$f(x)$在$[a,b]$上单调递增,且$a \le f\left( a \right),f\left( b \right) < b$,则存在$c \in \left( {a,b} \right)$,使得$f(c)=c$

方法一

$\bf命题:$

附录

$\bf确界原理的本质特征$  

   设数集$E$具有性质$P$,如果$SupE=\beta $,由确界的定义知,

对任给$\varepsilon  > 0$,存在${x_0} \in E$,使得$\beta  - \varepsilon  < {x_0} \le \beta $,这样就可以把$E$所具有的性质$P$收缩到$\beta $的$\varepsilon $邻域内

$\bf确界原理应用的一般步骤$

   Step 1  为了证明在全区间$[a,b]$上具有性质$P$,构造数集$E = \left\{ {x \in \left[ {a,b} \right]\left| {\left[ {a,x} \right]具有性质P} \right.} \right\}$

   Step 2  证明$b$是$E$的上确界,且$b \in E$

 

$\bf闭区间套定理的本质特征$

   如果所有的闭区间$\left[ {{a_n},{b_n}} \right]$都具有某种共同的性质$P$,则因为在${x_0}$的任意邻域$U\left( {{x_0},\delta } \right)$中

都含有闭区间$\left[ {{a_k},{b_k}} \right]$,所以这个性质$P$可以收缩到点${x_0}$的局部去,或者说可以把全区间$[a,b]$上的一种整体性质$P$收缩到一点${x_0}$的局部去

$\bf采用二分法构造闭区间套的步骤$

   Step 1  先考虑一个区间$\left[ {{a_1},{b_1}} \right]$,使它具有某种性质$P$

   Step 2  然后将$\left[ {{a_1},{b_1}} \right]$二等分,证明至少一个子区间里具有性质$P$,记这个子区间为$\left[ {{a_2},{b_2}} \right]$

   Step 3  不断重复这一步骤,于是得到一个闭区间套$\left\{ {\left[ {{a_n},{b_n}} \right]} \right\}$满足条件:

               $(1)$$\left[ {{a_n},{b_n}} \right] \supset \left[ {{a_{n + 1}},{b_{n + 1}}} \right],n = 1,2, \cdots $

               $(2)$$\lim \limits_{n \to \infty } \left( {{b_n} - {a_n}} \right) = \lim \limits_{n \to \infty } \frac{{{b_1} - {a_1}}}{{{2^{n - 1}}}} = 0$

               $(3)$每个区间$\left[ {{a_n},{b_n}} \right]$都具有性质$P$

 

 $\bf有限覆盖定理的本质特征$

   使用有限覆盖定理时,可以把$[a,b]$上每一点邻域所具有的局部性质$P$延拓到全区间$[a,b]$上

$\bf有限覆盖定理的构造方法$

   Step 1  证明对于$[a,b]$上每一点,都有一个邻域${O_\delta }\left( x \right)$,且此邻域具有性质$P$

   Step 2  由于这样的邻域构成闭区间$[a,b]$上的一个开覆盖,

则由有限覆盖定理,可以从中选取有限个${O_{{\delta _1}}}\left( {{x_1}} \right),{O_{{\delta _2}}}\left( {{x_2}} \right), \cdots ,{O_{{\delta _k}}}\left( {{x_k}} \right)$来覆盖$[a,b]$

   Step 3  利用${O_{{\delta _i}}}\left( {{x_i}} \right)\left( {i = 1,2, \cdots ,k} \right)$具有性质$P$,证明闭区间$[a,b]$也具有性质$P$

   

 

 

 

 

 

 

 

 

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