拓扑性质
实数集构成一个度量空间:x 和 y 间的距离定为绝对值 |x - y|。作为一个全序集,它也具有序拓扑。这里,从度量和序关系得到的拓扑相同。实数集又是 1 维的可缩空间(所以也是连通空间)、局部紧致空间、可分空间、贝利空间。但实数集不是紧致空间。这些可以通过特定的性质来确定,例如,无限连续可分的序拓扑必须和实数集同胚。以下是实数的拓扑性质总览:
令 a 为一实数。a 的邻域是实数集中一个包括一段含有 a 的线段的子集。
R 是可分空间。
Q 在 R 中处处稠密。
R的开集是开区间的联集。
R的紧子集是有界闭集。特别是:所有含端点的有限线段都是紧子集。
每个R中的有界序列都有收敛子序列。
R是连通且单连通的。
R中的连通子集是线段、射线与R本身。由此性质可迅速导出中间值定理。
www.gaofen123.com扩展与一般化
实数集可以在几种不同的方面进行扩展和一般化:
最自然的扩展可能就是复数了。复数集包含了所有多项式的根。但是,复数集不是一个有序域。
实数集扩展的有序域是超实数的集合,包含无穷小和无穷大。它不是一个阿基米德域。
有时候,形式元素 +∞ 和 -∞ 加入实数集,构成扩展的实数轴。它是一个紧致空间,而不是一个域,但它保留了许多实数的性质。
正因如此,毕达哥拉斯本人甚至有“万物皆数”的信念,这里的数是指自然数(1 , 2 , 3 ...),而由自然数的比就得到所有正有理数,而有理数集存在“缝隙”这一事实,对当时很多数学家来说可谓极大的打击;见第一次数学危机。
从古希腊一直到十七世纪,数学家们才慢慢接受无理数的存在,并把它和有理数平等地看作数;后来有虚数概念的引入,为加以区别而称作“实数”,意即“实在的数”。在当时,尽管虚数已经出现并广为使用,实数的严格定义却仍然是个难题,以至函数、极限和收敛性的概念都被定义清楚之后,才由十九世纪末的戴德金、康托等人对实数进行了严格处理。
【练习题】
1、16的平方根是___,算术平方根是___
2、27的立方根是___
3、-125的立方根是___
4、绝对值最小的实数是___
5、如果两个实数的和为零,那么这两个实数一定是___
【参考答案】
1.±4,4
2.3
3.-5
4.0
5.互为相反数
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