证明任意两个有理数间必有无穷个有理数


证法0:

假设有两个非负的有理数a/b和c/d,且满足a/b < c/d.

只需要证明

因为我们证明两个有理数间还存在另一有理数,接下来只需要不断重复这个操作即可得证。

现在证明上面不等式成立

由于上面的证明是建立在均非负的基础上,所以有必要对其他情况进行逐一讨论

(1)如果均为负数,那么可以转化为非负情形

(2)如果有一个正数,一个负数,那么两个数间必然包含0,取0,转化为非负情形

(3)一个非负,一个0,转化为非负情形

第一个证法需要讨论的情形比较多,我们可以稍稍改变策略,避免讨论

证法1:

设两个不相等的有理数x,y,且满足x < y。则必有

我们仍然得到了一个夹在中间的有理数,重复操作即可证明。

这种思想被称为Bolzano均分,也应用于证明有界数列必有收敛的子数列

上面两个证明方法的大前提都是有理数的四则运算是封闭的,这点可以认为是不证自明

而且两个证法的本质相同,即找到有一个有理数,在数学分析证明中,有一个和有无穷个往往等价

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  1. #1 by Jitler on 2011 年 08 月 07 日 - 下午 1:40

    文科生表示压力很大。。。

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