Ιδιότητα ελαχίστου άνω φράγματος στους πραγματικούς αριθμούς (sup) με Γ Λυκείου

Συντονιστής: emouroukos

Ιάσων Κωνσταντόπουλος
Δημοσιεύσεις: 251
Εγγραφή: Κυρ Ιαν 28, 2024 10:16 pm
Τοποθεσία: Θεσσαλονίκη

Ιδιότητα ελαχίστου άνω φράγματος στους πραγματικούς αριθμούς (sup) με Γ Λυκείου

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Ιάσων Κωνσταντόπουλος »

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Στα σχολικά μαθηματικά οι πραγματικοί αριθμοί είναι επί της αρχής πραγματικοί αριθμοί μόνο σε ονομαστικό επίπεδο επειδή στην ύλη (καλώς) δεν περιλαμβάνεται η (σημαντικότατη) ιδιότητα του ελαχίστου άνω φράγματος .

Αν ειδικότερα για τη Γ λυκείου θέλαμε να προσδιορίσουμε με ακρίβεια το που βρισκόμαστε, θα μπορούσαμε να πούμε ότι αυτό που ονομάζεται εκεί σύνολο πραγματικών αριθμών \mathbb{R} είναι ένα σώμα \mathbb{F} το οποίο έχει τις εξής ιδιότητες:

\color{red}\bullet είναι αρχιμήδειο

η Αρχιμήδεια ιδιότητα δεν δηλώνεται ρητά στα σχολικά μαθηματικά, αλλά κανείς δεν αμφισβητεί ότι για κάθε θετικό πραγματικό αριθμό υπάρχει ένας φυσικός αριθμός μεγαλύτερος από αυτόν. Αξίζει να σημειωθεί ότι η Αρχιμήδεια ιδιότητα είναι συνέπεια της ιδιότητας του ελαχίστου άνω φράγματος.

\color{red}\bullet είναι ολικά διατεταγμένο (με χαρακτηριστική μηδέν)

Αξίζει να σημειωθεί ότι από αυτές τις δυο ιδιότητες έπεται ότι το σώμα \mathbb{F} περιέχεται στους πραγματικούς αριθμούς
(για την ακρίβεια είναι ισόμορφο με ένα υποσώμα των πραγματικών αριθμών)

\color{red}\bullet κάθε θετικό στοιχείο του \mathbb{F} έχει τετραγωνική ρίζα, δηλαδή, όπως λέγεται, το \mathbb{F} είναι ευκλείδειο

\color{red}\bullet κάθε πολυώνυμο περιττού βαθμού με συντελεστές από το \mathbb{F} έχει τουλάχιστον μία ρίζα στο \mathbb{F}

\color{red}\bullet Επίσης... Για τις συναρτήσεις f\colon A\subseteq\mathbb{F}\to 
\mathbb{F} όπου A είναι μια ένωση διαστημάτων, δεχόμαστε ότι αληθεύουν τα θεωρήματα που εισάγονται στο πρώτο κεφάλαιο που πραγματεύεται τα όρια και τη συνέχεια όπως το θεώρημα Bolzano του οποίου η απόδειξη βασίζεται στην ιδιότητα του ελαχίστου άνω φράγματος.

Οπότε το ερώτημα είναι αν μπορούμε να πάμε αντίστροφα, δηλαδή με αφετηρία τις παραπάνω ιδιότητες να μπορέσουμε να καταλήξουμε στην ιδιότητα του ελαχίστου άνω φράγματος. Σε αυτό το σημείο μπορούμε να προχωρήσουμε στη διατύπωση του προβλήματος της ανάρτησης.

ΖΗΤΟΥΜΕΝΟ

Χρησιμοποιώντας αποκλειστικά και μόνο τεχνικές και ύλη που είναι διαθέσιμες σε έναν υποψήφιο των πανελλαδικών εξετάσεων, να αποδειχθεί ότι:

\color{green}\bullet Κάθε μη κενό άνωθεν φραγμένο υποσύνολο των πραγματικών αριθμών (δηλαδή του \mathbb{F}) έχει ελάχιστο άνω φράγμα (supremum)

\color{blue}\bullet Κάθε μη κενό κάτωθεν φραγμένο υποσύνολο των πραγματικών αριθμών (δηλαδή του \mathbb{F}) έχει μεγιστο κατω φράγμα (infimum)

ΣΗΜΕΙΩΣΗ
Εν συντομία η επίλυση του παραπάνω προβλήματος σημαίνει ότι \mathbb{F}=\mathbb{R}

Αναλυτικότερα, παρ' ότι οι πραγματικοί αριθμοί στη Γ Λυκείου δεν έχουν οριστεί, από τη στιγμή που δέχεται κανείς πως αληθεύει το σύστημα των θεωρημάτων του πρώτου κεφαλαίου του σχολικού βιβλίου που αφορά τις συνεχείς συναρτήσεις και τα όρια, μπορεί να θεωρηθεί ότι τυπικά διαθέτει έναν αυστηρό (αξιωματικό) ορισμό των πραγματικών αριθμών (του οποίου βέβαια η διατύπωση δεν έχει την οικονομία που διαθέτει ένας ορισμός που βασίζεται στην ιδιότητα του ελαχίστου άνω φράγματος). Το παρόν πρόβλημα έχει ως ζητούμενο ακριβώς την εντός Γ Λυκείου απόδειξη του "μπορεί να θεωρηθεί".
Φιλόλογος τυπικών γλωσσών

Ετικέτες:
ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΣΤΑΥΡΟΣ
Δημοσιεύσεις: 3714
Εγγραφή: Πέμ Φεβ 27, 2014 9:05 am
Τοποθεσία: ΧΑΛΚΙΔΑ- ΑΘΗΝΑ-ΚΡΗΤΗ

Re: Ιδιότητα ελαχίστου άνω φράγματος στους πραγματικούς αριθμούς (sup) με Γ Λυκείου

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΣΤΑΥΡΟΣ »

Μια απάντηση βρίσκεται στο

https://www.mathematica.gr/forum/viewto ... 60#p288660

Επίσης χρησιμοποιώντας την ιδέα του παραπάνω μπορούμε να αποδείξουμε ότι η πληρότητα
προκύπτει από διάφορα άλλα θεωρήματα.π.χ Bolzano, μέγιστης -ελάχιστης τιμής συνεχούς.
Απάντηση

Επιστροφή στο “Ανάλυση”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 1 επισκέπτης