* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки
ПОЛЕ ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫХ ЧИСЕЛ
219
делены (§ 15, теорема 1). Покажем, что выполнены свойства (3), (4), (5). Выполнение свойства (4) непосредственно следует из опре деления чисел а и b . Выполнение свойств (3) и (5) докажем индукцией по л. Так как а ^ 7 < ^ Р , то эти свойства выполнены при л = 1 . Пусть они выполнены для числа л, т. е. / ( л ) ^ 7 < С / ( * л )
п+1 n+l я
и Ь — а =—угг-.
п я
Тогда по определению а
п+1
и b
n+v
очевидно,
Из (4) вытекает, что если р<^д, то а *^а . Покажем, что \а \ есть фундаментальная последовательность. Так как поле действи тельных чисел архимедовски расположено, то для любого числа 1 Б е^>0 существует натуральное число л такое, ч т о - ^ < ^ _ (§ 23,
р д п 0 д
теорема 5) ~ 5 г ^ < С Тогда, если р^д,
и
е
( из а ^ р следует афЬ,
т. е. Ь — а } > 0 ) .
то
— п п
«г*^ п
—
л
—
2Р при любых р , д ' ^ й о В силу полноты поля действительных чисел последовательность {а \ имеет предел с. Из (5) (снова применяя теорему 5 из § 23) легко находим, что Шп(а — Ь ) = 0, а потому последовательность { Ь } также сходится, причём lim a =\\mb = c [§ 24, теорема 2, а)]. Так как функция f(x) непрерывна на отрезке [а, Ь] то по теореме 1 находим: Н т / ( а ) = = l i m / ( £ „ ) — / ( с ) . Но из (3) получаем: И т / ( а ) ^ у ^ И т / ( * ) [§ 24, теорема 2, д)], или f(c)^y^f(c), f(c) = Y, что и требовалось доказать. Из многочисленных приложений этой теоремы укажем лишь на извлечение корня и определение угла по значению синуса, что бу дет использовано в следующей главе. Т е о р е м а 4. Для любого действительного числа а^>0 и любого натурального числа п существует одно и только одно действительное число Ь^>0 такое, что Ь = а. Иными словами,
п л п п n n 9 л л п п
у/я имеет одно и только одно положительное значение Ь: Если л четно, то этот корень имеет ещё одно и только одно отри цательное значение —be той же абсолютной величиной. Если а = 0, то единственное значение корня будет jfa = 0. Еслиа<^0, то при нечётном п существует одно и только одно действитель ное значение корня и притом отрицательное, а при чётном п в поле действительных чисел } / " Д о к а з а т е л ь с т в о . Функция на множестве всех действительных отрезке» Пусть а ^>0. Берём число значений не имеет. f(x)=x задана и непрерывна чисел, а следовательно, на любом с = а-\- 1. И з с ^ > 1 ^ > 0 следует
n