最大下界

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在数学中,某个集合 X 的子集 E下确界(英语:infimum 或 infima,记为 inf E )是小于或等于的 E 所有其他元素的最大元素,其不一定在 E 內。所以还常用术语最大下界(简写为 glbGLB)。在数学分析中,实数的下确界是非常重要的常见特殊情况。但這個定义,在更加抽象的序理论的任意偏序集合中,仍是有效的。


下确界是上确界概念的对偶。




目录





  • 1 实数集合的下确界


  • 2 在偏序集合内的下确界


  • 3 外部链接


  • 4 参见




实数集合的下确界


在数学分析中,实数的子集 S下确界最大下界記为 inf(S),定义为小于等于在 S 中的所有数的最大实数。如果没有这样的数存在(因为 S 没有下界),则我们定义 inf(S) = −∞。如果 S 是空集,我们定义 inf(S) = ∞(参见扩展的实数轴)。


实数的一个重要性质是,任何實數集都有下确界(实数的任何有界非空子集都在非扩展的实数轴中有下确界)。


例子:


inf1,2,3=1.displaystyle inf1,2,3=1.inf1,2,3=1.

infx∈R:0<x<1=0.displaystyle infxin mathbb R :0<x<1=0.infxin mathbb R:0<x<1=0.

infx∈R:x3>2=21/3.displaystyle infxin mathbb R :x^3>2=2^1/3.infxin mathbb R:x^3>2=2^1/3.

inf(−1)n+1/n:n=1,2,3,…=−1.displaystyle inf(-1)^n+1/n:n=1,2,3,dots =-1.inf(-1)^n+1/n:n=1,2,3,dots =-1.

如果一个集合有最小元素,如同第一个例子,则这个最小元素就是这个集合的下确界。如后三个例子展示的,一个集合的下确界不一定属于这个集合。


下确界的概念和上确界在下列意义下是对偶的



inf(S)=−sup(−S)displaystyle inf(S)=-sup(-S)inf(S)=-sup(-S)

这里 −S=−sdisplaystyle -S=sin S-S=sin S


一般的说,为了证明 inf(S) ≥ A,只需要证明对于所有 S 中的 xxA。证明 inf(S) ≤ A ,則需:对于任何 ε > 0,都存在 S 中的一个元素 x 使得 xA + ε(当然,如果 S 有一个元素 x 使 xA,命題立即成立)。


参见:下极限。



在偏序集合内的下确界


下确界的定义容易推广到任何偏序集合的子集上,并在序理论中有重要意義。在序理论,特别是格理论中,最大下界也叫做英语:meet)。


形式的说,偏序集合(P,≤)的子集 S 的下确界是 P 的一个元素 l 使得


  1. 对于所有 S 中的 xlx

  2. 对于任何 P 中的 p,如果对于所有 S 中的 x 都有 px,pl

如果這樣的元素存在,則其必然唯一,但是它不一定存在。因此已知特定下确界存在的序就特别有价值。详情请参见完備性英语Completeness (order theory)



外部链接



  • infimum (PlanetMath)


参见


  • 偏序集

  • 下界

  • 最大元

  • 完全格

  • 最小上界

  • 本性下确界

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