2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки


Правила форума


В этом разделе нельзя создавать новые темы.

Если Вы хотите задать новый вопрос, то не дописывайте его в существующую тему, а создайте новую в корневом разделе "Помогите решить/разобраться (М)".

Если Вы зададите новый вопрос в существующей теме, то в случае нарушения оформления или других правил форума Ваше сообщение и все ответы на него могут быть удалены без предупреждения.

Не ищите на этом форуме халяву, правила запрещают участникам публиковать готовые решения стандартных учебных задач. Автор вопроса обязан привести свои попытки решения и указать конкретные затруднения.

Обязательно просмотрите тему Правила данного раздела, иначе Ваша тема может быть удалена или перемещена в Карантин, а Вы так и не узнаете, почему.



Начать новую тему Ответить на тему
 
 From nested intervals property to least upper bound axiom
Сообщение20.01.2012, 18:41 
Аватара пользователя


01/12/06
760
рм
I want to prove the following theorem using nested intervals:
Цитата:
Every non-empty set of real numbers that is bounded from above has a least upper bound in the real numbers.

Hints:
Цитата:
(a) Suppose $A$ is a non-empty set bounded above by $M$. Then we can choose some $x\in A$. We can split the interval $[x,\ M]$ in half repeatedly. At each stage,
1) keep the right half of the split interval if it contains any elements of $A$;
2) otherwise, keep the left half.

b) Prove that the single element of $\cap[a_n,\ b_n]$ is least upper bound by contradiction


Suppose $x_0$ is the single real number, the intersection of all the intervals. And first I want to show that $s\leqslant x_0$, for all $s\in A$. Suppose there is $s>x_0$. I am thinking that I would be able to contradict 1) "keep the right..." if I could prove the existence of an interval with $x_0$ in left half, and $s$ in right half. Is it possible to prove this? Or I am on a wrong way?

 Профиль  
                  
 
 Re: From nested intervals property to least upper bound axiom
Сообщение20.01.2012, 20:02 
Заслуженный участник


09/05/08
1155
Новосибирск
Proving by contradiction is most probably suggested for the "least" part of the claim.
As regards the "upper bound" part, try using the fact (which can be proven by induction) that, for each $n$, there are no elements of $A$ above $b_n$.

 Профиль  
                  
 
 Re: From nested intervals property to least upper bound axiom
Сообщение22.01.2012, 20:24 
Аватара пользователя


01/12/06
760
рм
AGu в сообщении #529428 писал(а):
As regards the "upper bound" part, try using the fact (which can be proven by induction) that, for each $n$, there are no elements of $A$ above $b_n$.

Also, I think it is necessary the following. If $[a_1,\ b_1]$ contains one or more elements from $A$, then, for all $n$, $[a_n,\ b_n]$ also contains one or more elements from $A$. This seems to me to be necessary when you prove that any upper bounds are not below $x_0$, mentioned earlier.


For the sake of completeness I add the following:

\begin{displaymath}
\lim_{n\to\infty}(b_n-a_n)=\lim_{n\to\infty}\left[\frac{1}{2^{n-1}}(b_1-a_1)\right]=
\lim_{n\to\infty}\frac{1}{2^n}\cdot\lim_{n\to\infty}2(M-x)=0\cdot2(M-x)=0\end{displaymath}

which is necessary to produce the single real number $x_0$, the intersection of nested intervals.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 3 ] 

Модераторы: Модераторы Математики, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group