• logo

ต่ำต้อยและสูงสุด

ในคณิตศาสตร์ที่infimum (ย่อINF ; พหูพจน์infima ) ของเซต ส {\displaystyle S} สของชุดที่สั่งบางส่วน ตู่ {\displaystyle T} ตู่เป็นองค์ประกอบที่ยิ่งใหญ่ที่สุดใน ตู่ {\displaystyle T} ตู่ ที่น้อยกว่าหรือเท่ากับองค์ประกอบทั้งหมดของ ส , {\displaystyle S,} เอส,หากมีองค์ประกอบดังกล่าวอยู่ [1]ดังนั้น คำว่าขอบเขตล่างสุดที่ยิ่งใหญ่ที่สุด (ย่อมาจากGLB ) ก็ถูกใช้โดยทั่วไปเช่นกัน [1]

ชุด ตู่ {\displaystyle T} ตู่ ของจำนวนจริง (วงกลมกลวงและเต็ม) เซตย่อย ส {\displaystyle S} ส ของ ตู่ {\displaystyle T} ตู่ (วงกลมเต็ม) และ infimum ของ ส . {\displaystyle S.} เอสโปรดทราบว่าสำหรับจำนวนจำกัด คำสั่งทั้งหมดจะกำหนดค่าขั้นต่ำและค่า ต่ำสุดเท่ากัน
ชุด Aของจำนวนจริง (วงกลมสีน้ำเงิน) ชุดขอบเขตบนของ A (เพชรสีแดงและวงกลม) และขอบเขตบนที่เล็กที่สุดดังกล่าว นั่นคือ จุดสูงสุดของ A (เพชรสีแดง)

supremum (ย่อจีบ ; พหูพจน์suprema ) ของส่วนย่อย ส {\displaystyle S} ส ของชุดที่สั่งบางส่วน ตู่ {\displaystyle T} ตู่เป็นองค์ประกอบที่น้อยที่สุดใน ตู่ {\displaystyle T} ตู่ ที่มากกว่าหรือเท่ากับองค์ประกอบทั้งหมดของ ส , {\displaystyle S,} เอส,หากมีองค์ประกอบดังกล่าวอยู่ [1]ดังนั้น สูงสุดยังถูกเรียกว่าขอบเขตบนที่น้อยที่สุด (หรือLUB ) [1]

infimum อยู่ในความรู้สึกที่แม่นยำควบคู่ไปกับแนวคิดของอำนาจสูงสุด Infima และ suprema ของตัวเลขจริงเป็นกรณีพิเศษทั่วไปที่มีความสำคัญในการวิเคราะห์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการบูรณาการเกอ อย่างไรก็ตาม คำจำกัดความทั่วไปยังคงใช้ได้ในการตั้งค่าที่เป็นนามธรรมมากขึ้นของทฤษฎีลำดับซึ่งพิจารณาชุดที่มีคำสั่งบางส่วนตามอำเภอใจ

แนวคิดของ infimum และ supremum มีความคล้ายคลึงกับต่ำสุดและสูงสุดแต่จะมีประโยชน์มากขึ้นในการวิเคราะห์เพราะพวกเขาดีขึ้นลักษณะชุดพิเศษที่อาจจะมีไม่ต่ำสุดหรือสูงสุด ตัวอย่างเช่น เซตของจำนวนจริงบวก R + {\displaystyle \mathbb {R} ^{+}} {\mathbb {R}}^{{+}} (ไม่รวม 0) ไม่มีขั้นต่ำเพราะว่าองค์ประกอบใด ๆ ของ R + {\displaystyle \mathbb {R} ^{+}} {\mathbb {R}}^{{+}} แบ่งได้เพียงครึ่งเดียวส่งผลให้จำนวนที่น้อยลงที่ยังอยู่ใน R + {\displaystyle \mathbb {R} ^{+}} {\mathbb {R}}^{{+}}. อย่างไรก็ตาม มีตัวเลขจริงบวกอยู่หนึ่งจำนวน: 0 ซึ่งน้อยกว่าจำนวนจริงบวกทั้งหมดและมากกว่าจำนวนจริงอื่นๆ ที่สามารถใช้เป็นขอบเขตล่างได้

คำนิยามที่เป็นทางการ

สูงสุด = ขอบเขตบนที่น้อยที่สุด

ขีด จำกัด ล่างของส่วนย่อย ส {\displaystyle S} S ของชุดที่สั่งบางส่วน ( พี , ≤ ) {\displaystyle (P,\leq )} {\displaystyle (P,\leq )} เป็นองค์ประกอบ {\displaystyle a} a ของ พี {\displaystyle P} P ดังนั้น

  • ≤ x {\displaystyle a\leq x} {\displaystyle a\leq x} สำหรับทุกอย่าง x ∈ ส . {\displaystyle x\in S.} {\displaystyle x\in S.}

ขอบเขตล่าง {\displaystyle a} a ของ ส {\displaystyle S} Sเรียกว่าinfimum (หรือขอบเขตล่างที่ยิ่งใหญ่ที่สุดหรือพบ ) ของ ส {\displaystyle S} S ถ้า

  • สำหรับขอบเขตล่างทั้งหมด y {\displaystyle y} y ของ ส {\displaystyle S} S ใน พี , {\displaystyle P,} P, y ≤ {\displaystyle y\leq a} {\displaystyle y\leq a} ( {\displaystyle a} a มากกว่าหรือเท่ากับขอบล่างอื่นๆ)

ในทำนองเดียวกันขอบเขตบนของเซตย่อย ส {\displaystyle S} S ของชุดที่สั่งบางส่วน ( พี , ≤ ) {\displaystyle (P,\leq )} {\displaystyle (P,\leq )} เป็นองค์ประกอบ ข {\displaystyle b} b ของ พี {\displaystyle P} P ดังนั้น

  • ข ≥ x {\displaystyle b\geq x} {\displaystyle b\geq x} สำหรับทุกอย่าง x ∈ ส . {\displaystyle x\in S.} {\displaystyle x\in S.}

ขอบเขตบน ข {\displaystyle b} b ของ ส {\displaystyle S} Sเรียกว่าsupremum (หรือขอบเขตบนที่น้อยที่สุดหรือjoin ) ของ ส {\displaystyle S} S ถ้า

  • สำหรับขอบเขตบนทั้งหมด z {\displaystyle z} z ของ ส {\displaystyle S} S ใน พี , {\displaystyle P,} P, z ≥ ข {\displaystyle z\geq b} {\displaystyle z\geq b} ( ข {\displaystyle b} b น้อยกว่าขอบเขตบนอื่นๆ)

ความเป็นอยู่และความเป็นเอกลักษณ์

Infima และ suprema ไม่จำเป็นต้องมีอยู่ การดำรงอยู่ของส่วนย่อยของเซตย่อย ส {\displaystyle S} S ของ พี {\displaystyle P} P ล้มเหลวได้ถ้า ส {\displaystyle S} Sไม่มีขอบเขตล่างเลย หรือถ้าเซตของขอบเขตล่างไม่มีองค์ประกอบที่ยิ่งใหญ่ที่สุด อย่างไรก็ตาม หากมีสิ่งใดที่ต่ำหรือเหนือกว่าอยู่จริง สิ่งนั้นก็มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว

ดังนั้น ฉากที่จัดมาบางส่วนซึ่งรู้ว่ามี infima อยู่กลายเป็นเรื่องที่น่าสนใจเป็นพิเศษ ตัวอย่างเช่นแลตทิซเป็นเซตที่มีการเรียงลำดับบางส่วนซึ่งเซ็ตย่อยฟินิทที่ไม่ว่างเปล่าทั้งหมดมีทั้งแบบสูงสุดและแบบไม่มีขอบเขตและแบบแลตทิซที่สมบูรณ์เป็นชุดที่เรียงลำดับบางส่วนซึ่งชุดย่อยทั้งหมดมีทั้งแบบสูงสุดและแบบไม่มีลำดับ ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับชั้นเรียนต่างๆของชุดคำสั่งบางส่วนที่เกิดขึ้นจากการพิจารณาดังกล่าวจะพบในบทความเกี่ยวกับคุณสมบัติครบถ้วน

ถ้าค่าสูงสุดของเซตย่อย ส {\displaystyle S} Sมีอยู่ เป็นเอกลักษณ์ ถ้า ส {\displaystyle S} Sมีองค์ประกอบที่ยิ่งใหญ่ที่สุด จากนั้นองค์ประกอบนั้นจะเป็นสูงสุด มิฉะนั้นอำนาจสูงสุดไม่ได้เป็นของ ส {\displaystyle S} S(หรือไม่มี) ในทำนองเดียวกัน หากสิ่งที่ไม่มีอยู่จริง สิ่งนั้นก็มีลักษณะเฉพาะ ถ้า ส {\displaystyle S} Sมีองค์ประกอบน้อยที่สุด จากนั้นองค์ประกอบนั้นก็คือ infimum มิฉะนั้น infimum ไม่ได้เป็นของ ส {\displaystyle S} S (หรือไม่มี)

ความสัมพันธ์กับองค์ประกอบสูงสุดและต่ำสุด

infimum ของเซตย่อย ส {\displaystyle S} S ของชุดที่สั่งบางส่วน พี , {\displaystyle P,} P, สมมติว่ามีอยู่ไม่จำเป็นต้องเป็นของ ส . {\displaystyle S.} S.ถ้าใช่ ก็เป็นองค์ประกอบขั้นต่ำหรือน้อยที่สุดของ ส . {\displaystyle S.} S. ในทำนองเดียวกัน หากค่าสูงสุดของ ส {\displaystyle S} S เป็นของ ส , {\displaystyle S,} S,เป็นองค์ประกอบสูงสุดหรือยิ่งใหญ่ที่สุดของ ส . {\displaystyle S.} S.

ตัวอย่างเช่น พิจารณาเซตของจำนวนจริงติดลบ (ไม่รวมศูนย์) เซตนี้ไม่มีองค์ประกอบที่ยิ่งใหญ่ที่สุด เพราะสำหรับทุกองค์ประกอบของเซต จะมีองค์ประกอบอื่นที่ใหญ่กว่า ตัวอย่างเช่น สำหรับจำนวนจริงลบใดๆ x , {\displaystyle x,} x, มีอีกจำนวนจริงติดลบ x 2 {\displaystyle {\tfrac {x}{2}}} {\displaystyle {\tfrac {x}{2}}}ซึ่งยิ่งใหญ่กว่า ในทางกลับกัน ทุกจำนวนจริงที่มากกว่าหรือเท่ากับศูนย์จะเป็นขอบเขตบนของเซตนี้อย่างแน่นอน ดังนั้น 0 จึงเป็นขอบเขตบนที่น้อยที่สุดของจำนวนจริงเชิงลบ ดังนั้น ค่าสูงสุดคือ 0 ชุดนี้มีจุดสูงสุด แต่ไม่มีองค์ประกอบที่ยิ่งใหญ่ที่สุด

อย่างไรก็ตาม คำจำกัดความขององค์ประกอบสูงสุดและน้อยที่สุดนั้นกว้างกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เซตสามารถมีองค์ประกอบสูงสุดและน้อยที่สุดได้ ในขณะที่ infima และ suprema นั้นมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว

ในขณะที่ maxima และ minima จะต้องเป็นสมาชิกของ subset ที่อยู่ระหว่างการพิจารณา infimum และ supremum ของ subset ไม่จำเป็นต้องเป็นสมาชิกของ subset นั้นเอง

ขอบเขตบนขั้นต่ำ

สุดท้าย ชุดที่เรียงลำดับบางส่วนอาจมีขอบเขตบนที่น้อยที่สุดโดยไม่มีขอบเขตบนที่น้อยที่สุด ขอบเขตบนขั้นต่ำคือขอบเขตบนที่ไม่มีองค์ประกอบที่เล็กกว่าที่เป็นขอบเขตบนเช่นกัน นี่ไม่ได้บอกว่าขอบบนที่เล็กที่สุดแต่ละอันจะเล็กกว่าขอบเขตบนอื่นๆ ทั้งหมด แต่แค่ไม่ยิ่งใหญ่กว่า ความแตกต่างระหว่าง "น้อยที่สุด" และ "น้อย" เป็นไปได้ก็ต่อเมื่อได้รับการสั่งซื้อไม่ได้เป็นทั้งหมดหนึ่ง ในชุดที่เรียงลำดับโดยสิ้นเชิง แนวคิดก็เหมือนกัน เช่นเดียวกับตัวเลขจริง

ตัวอย่างเช่น ให้ ส {\displaystyle S} S เป็นเซตของเซตย่อยจำกัดของจำนวนธรรมชาติทั้งหมด และพิจารณาเซตที่เรียงลำดับบางส่วนได้จากการเอาเซตทั้งหมดจาก ส {\displaystyle S} Sร่วมกับเซตของจำนวนเต็ม Z {\displaystyle \mathbb {Z} } \mathbb {Z} และเซตของจำนวนจริงบวก R + {\displaystyle \mathbb {R} ^{+}} {\mathbb {R}}^{{+}}, เรียงตามการรวมเซตย่อยดังข้างบนนี้. ชัดเจนทั้งคู่ Z {\displaystyle \mathbb {Z} } \mathbb {Z} และ R + {\displaystyle \mathbb {R} ^{+}} {\mathbb {R}}^{{+}}มีค่ามากกว่าเซตของจำนวนธรรมชาติทั้งหมด กระนั้น ก็ไม่ R + {\displaystyle \mathbb {R} ^{+}} {\mathbb {R}}^{{+}} มีขนาดเล็กกว่า Z {\displaystyle \mathbb {Z} } \mathbb {Z} และไม่เป็นความจริง: ทั้งสองชุดมีขอบเขตบนน้อยที่สุด แต่ไม่มีสิ่งใดที่สูงสุด

ทรัพย์สินที่มีขอบเขตล่างสุด

คุณสมบัติอย่างน้อยบนที่ถูกผูกไว้เป็นตัวอย่างของการดังกล่าวข้างต้นคุณสมบัติครบถ้วนซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับชุดของจำนวนจริง คุณสมบัตินี้บางครั้งเรียกว่าครบถ้วน Dedekind

ถ้าสั่งชุด ส {\displaystyle S} S มีคุณสมบัติที่ทุกเซตย่อย nonempty ของ ส {\displaystyle S} S มีขอบเขตบนก็มีขอบเขตบนน้อยที่สุดด้วย ดังนั้น ส {\displaystyle S} Sว่ากันว่ามีคุณสมบัติขอบบนน้อยที่สุด ตามที่ระบุไว้ข้างต้น ชุด, R {\displaystyle \mathbb {R} } \mathbb {R} ของจำนวนจริงทั้งหมดมีคุณสมบัติขอบบนที่น้อยที่สุด ในทำนองเดียวกัน ชุด Z {\displaystyle \mathbb {Z} } \mathbb {Z} ของจำนวนเต็มมีคุณสมบัติที่มีขอบเขตบนน้อยที่สุด ถ้า ส {\displaystyle S} S เป็นเซตย่อย nonempty ของ Z {\displaystyle \mathbb {Z} } \mathbb {Z} และมีจำนวน น {\รูปแบบการแสดงผล n} n เพื่อให้ทุกองค์ประกอบ ส {\displaystyle s} s ของ ส {\displaystyle S} S น้อยกว่าหรือเท่ากับ น , {\displaystyle n,} {\displaystyle n,} แล้วมีขอบบนที่น้อยที่สุด ยู {\displaystyle u} u สำหรับ ส , {\displaystyle S,} S, จำนวนเต็มที่เป็นขอบเขตบนสำหรับ ส {\displaystyle S} S และมีค่าน้อยกว่าหรือเท่ากับขอบเขตบนอื่น ๆ สำหรับ ส . {\displaystyle S.} S.ดีสั่งซื้อชุดนอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติอย่างน้อยบนปกและเซตที่ว่างเปล่ายังมีน้อยผูกไว้บน: ต่ำสุดของทั้งชุด

ตัวอย่างของเซตที่ไม่มีคุณสมบัติขอบบนสุดคือ คิว {\displaystyle \mathbb {Q} } \mathbb {Q} , ชุดของจำนวนตรรกยะ ปล่อย ส {\displaystyle S} S เป็นเซตของจำนวนตรรกยะทั้งหมด q {\displaystyle q} q ดังนั้น q 2 < 2. {\displaystyle q^{2}<2.} {\displaystyle q^{2}<2.} แล้ว ส {\displaystyle S} S มีขอบเขตบน ( 1000 , {\displaystyle 1000,} {\displaystyle 1000,} ตัวอย่างเช่น หรือ 6 {\displaystyle 6} 6) แต่ไม่มีขอบเขตบนที่น้อยที่สุดใน คิว {\displaystyle \mathbb {Q} } \mathbb {Q} : ถ้าเราคิดว่า พี ∈ คิว {\displaystyle p\in \mathbb {Q} } {\displaystyle p\in \mathbb {Q} } เป็นขอบเขตบนที่น้อยที่สุด, ความขัดแย้งจะถูกอนุมานทันทีเพราะระหว่างสองจำนวนจริง x {\displaystyle x} x และ y {\displaystyle y} y (รวมถึง 2 {\displaystyle {\sqrt {2}}} {\sqrt {2}} และ พี {\displaystyle p} p) มีเหตุผลอยู่บ้าง พี {\displaystyle p} pซึ่งตัวมันเองจะต้องเป็นขอบเขตบนที่น้อยที่สุด (if พี > 2 {\displaystyle p>{\sqrt {2}}} {\displaystyle p>{\sqrt {2}}}) หรือสมาชิกของ ส {\displaystyle S} S มากกว่า พี {\displaystyle p} p (ถ้า พี < ส {\displaystyle p<{\sqrt {S}}} {\displaystyle p<{\sqrt {S}}}). อีกตัวอย่างหนึ่งคือhyperreals ; ไม่มีขอบเขตบนที่น้อยที่สุดของเซตของจำนวนน้อยที่เป็นบวก

มีคุณสมบัติที่มีขอบเขตล่างสุดที่สอดคล้องกัน; เซตที่ได้รับคำสั่งมีคุณสมบัติที่มีขอบเขตล่างสุดก็ต่อเมื่อมีคุณสมบัติขอบเขตบนน้อยที่สุดด้วย ขอบเขตล่างสุดของเซตของขอบเขตล่างของเซตคือขอบเขตสูงสุด-ล่างสุด และขอบเขตสูงสุด-ต่ำสุดของเซตของขอบเขตบนของเซตคือขอบเขตต่ำสุดของเซต

หากอยู่ในชุดที่สั่งบางส่วน พี {\displaystyle P} P ทุกเซตย่อยที่มีขอบเขตมีค่าสูงสุด ซึ่งใช้กับเซตใด ๆ ก็ได้ X , {\displaystyle X,} X, ในพื้นที่ฟังก์ชันที่มีฟังก์ชันทั้งหมดจาก X {\displaystyle X} X ถึง พี , {\displaystyle P,} P, ที่ไหน ฉ ≤ g {\displaystyle f\leq g} {\displaystyle f\leq g} ถ้าและเฉพาะถ้า ฉ ( x ) ≤ g ( x ) {\displaystyle f(x)\leq g(x)} {\displaystyle f(x)\leq g(x)} สำหรับทุกอย่าง x {\displaystyle x} x ใน X . {\displaystyle X.} X. ตัวอย่างเช่น ใช้กับฟังก์ชันจริง และเนื่องจากสิ่งเหล่านี้ถือได้ว่าเป็นกรณีพิเศษของฟังก์ชัน จริง น {\รูปแบบการแสดงผล n} n-tuples และลำดับของจำนวนจริง

คุณสมบัติอย่างน้อยบนที่ถูกผูกไว้เป็นตัวบ่งชี้ suprema

Infima และ suprema ของจำนวนจริง

ในการวิเคราะห์ , infima และ suprema ของ subsets ส {\displaystyle S} Sของจำนวนจริงมีความสำคัญเป็นพิเศษ ตัวอย่างเช่นจำนวนจริงติดลบไม่มีองค์ประกอบที่ยิ่งใหญ่ที่สุด และค่าสูงสุดของมันคือ 0 {\displaystyle 0} {\displaystyle 0}(ซึ่งไม่ใช่จำนวนจริงติดลบ) [1]ความสมบูรณ์ของจำนวนจริงหมายถึง (และเทียบเท่ากับ) เซตย่อยใด ๆ ที่จำกัดขอบเขต ส {\displaystyle S} Sของจำนวนจริงมี infimum และสูงสุด ถ้า ส {\displaystyle S} S ไม่มีขอบเขตด้านล่าง มักเขียนอย่างเป็นทางการว่า inf ส = − ∞ . {\displaystyle \inf _{}S=-\infty .} {\displaystyle \inf _{}S=-\infty .} ถ้า ส {\displaystyle S} Sเป็นที่ว่างเปล่าหนึ่งเขียน inf ส = + ∞ . {\displaystyle \inf _{}S=+\infty .} {\displaystyle \inf _{}S=+\infty .}

คุณสมบัติ

สูตรต่อไปนี้ขึ้นอยู่กับสัญกรณ์ที่ทำให้การดำเนินการเลขคณิตทั่วไปในเซตสะดวก: ให้เซต อา , บี ⊆ R , {\displaystyle A,B\subseteq \mathbb {R} ,} {\displaystyle A,B\subseteq \mathbb {R} ,} และสเกลาร์ r ∈ R . {\displaystyle r\in \mathbb {R} .} {\displaystyle r\in \mathbb {R} .} กำหนด

  • อา ≠ ∅ {\displaystyle A\neq \varnothing } {\displaystyle A\neq \varnothing } ถ้าและเฉพาะถ้า จีบ อา ≥ inf อา , {\displaystyle \sup A\geq \inf A,} {\displaystyle \sup A\geq \inf A,} และอื่นๆ − ∞ = จีบ ∅ < inf ∅ = ∞ . {\displaystyle -\infty =\sup \varnothing <\inf \varnothing =\infty .} {\displaystyle -\infty =\sup \varnothing <\inf \varnothing =\infty .}[2]
  • r อา = { r ⋅ : ∈ อา } {\displaystyle rA=\{r\cdot a:a\in A\}} {\displaystyle rA=\{r\cdot a:a\in A\}}; ผลคูณสเกลาร์ของเซตเป็นเพียงสเกลาร์คูณด้วยทุกองค์ประกอบในชุด
  • อา + บี = { + ข : ∈ อา , ข ∈ บี } {\displaystyle A+B=\{a+b:a\in A,b\in B\}} {\displaystyle A+B=\{a+b:a\in A,b\in B\}}; เรียกว่าผลรวม Minkowskiมันคือผลรวมเลขคณิตของสองชุดคือผลรวมของคู่ตัวเลขที่เป็นไปได้ทั้งหมดหนึ่งชุดจากแต่ละชุด
  • อา ⋅ บี = { ⋅ ข : ∈ อา , ข ∈ บี } {\displaystyle A\cdot B=\{a\cdot b:a\in A,b\in B\}} {\displaystyle A\cdot B=\{a\cdot b:a\in A,b\in B\}}; ผลคูณเลขคณิตของสองชุดคือผลคูณทั้งหมดขององค์ประกอบคู่ หนึ่งชุดจากแต่ละชุด

ในกรณีที่อินฟิมาและสุพรีมาของเซต อา {\displaystyle A} A และ บี {\displaystyle B} B มีอยู่ ตัวตนต่อไปนี้ถือ:

  • พี = inf อา {\displaystyle p=\inf A} {\displaystyle p=\inf A} ถ้าและสำหรับทุกๆ ε > 0 {\displaystyle \epsilon >0} \epsilon >0 มีอัน x ∈ อา {\displaystyle x\in A} x\in A กับ x < พี + ε , {\displaystyle x

    {\displaystyle x<p+\epsilon ,}
    และ y ≥ พี {\displaystyle y\geq p} {\displaystyle y\geq p} สำหรับทุกคน y ∈ อา . {\displaystyle y\in A.} {\displaystyle y\in A.}
  • พี = จีบ อา {\displaystyle p=\sup A} {\displaystyle p=\sup A} ถ้าและสำหรับทุกๆ ε > 0 {\displaystyle \epsilon >0} \epsilon >0 มีอัน x ∈ อา {\displaystyle x\in A} x\in A กับ x > พี − ε , {\displaystyle x>p-\epsilon ,} {\displaystyle x>p-\epsilon ,} และ y ≤ พี {\displaystyle y\leq p} {\displaystyle y\leq p} สำหรับทุกคน y ∈ อา . {\displaystyle y\in A.} {\displaystyle y\in A.}
  • ถ้า อา ⊆ บี {\displaystyle A\subseteq B} A\subseteq B แล้วก็ inf อา ≥ inf บี {\displaystyle \inf A\geq \inf B} {\displaystyle \inf A\geq \inf B} และ จีบ อา ≤ จีบ บี . {\displaystyle \sup A\leq \sup B.} {\displaystyle \sup A\leq \sup B.}
  • ถ้า r > 0 {\displaystyle r>0} r > 0 แล้ว inf ( r ⋅ อา ) = r ( inf อา ) {\displaystyle \inf(r\cdot A)=r\left(\inf A\right)} {\displaystyle \inf(r\cdot A)=r\left(\inf A\right)} และ จีบ ( r ⋅ อา ) = r ( จีบ อา ) . {\displaystyle \sup(r\cdot A)=r\left(\sup A\right).} {\displaystyle \sup(r\cdot A)=r\left(\sup A\right).}
  • ถ้า r ≤ 0 {\displaystyle r\leq 0} {\displaystyle r\leq 0} แล้ว inf ( r ⋅ อา ) = r ( จีบ อา ) {\displaystyle \inf(r\cdot A)=r\left(\sup A\right)} {\displaystyle \inf(r\cdot A)=r\left(\sup A\right)} และ จีบ ( r ⋅ อา ) = r ( inf อา ) . {\displaystyle \sup(r\cdot A)=r\left(\inf A\right).} {\displaystyle \sup(r\cdot A)=r\left(\inf A\right).}
  • inf ( อา + บี ) = ( inf อา ) + ( inf บี ) {\displaystyle \inf(A+B)=\left(\inf A\right)+\left(\inf B\right)} {\displaystyle \inf(A+B)=\left(\inf A\right)+\left(\inf B\right)} และ จีบ ( อา + บี ) = ( จีบ อา ) + ( จีบ บี ) . {\displaystyle \sup(A+B)=\left(\sup A\right)+\left(\sup B\right).} {\displaystyle \sup(A+B)=\left(\sup A\right)+\left(\sup B\right).}
  • ถ้า อา {\displaystyle A} A และ บี {\displaystyle B} B เป็นเซตว่างของจำนวนจริงบวกแล้ว inf ( อา ⋅ บี ) = ( inf อา ) ⋅ ( inf บี ) {\displaystyle \inf(A\cdot B)=\left(\inf A\right)\cdot \left(\inf B\right)} {\displaystyle \inf(A\cdot B)=\left(\inf A\right)\cdot \left(\inf B\right)} และในทำนองเดียวกันสำหรับสุพรีม จีบ ( อา ⋅ บี ) = ( จีบ อา ) ⋅ ( จีบ บี ) {\displaystyle \sup(A\cdot B)=\left(\sup A\right)\cdot \left(\sup B\right)} {\displaystyle \sup(A\cdot B)=\left(\sup A\right)\cdot \left(\sup B\right)}. [3]
  • ถ้า ส ⊆ ( 0 , ∞ ) {\displaystyle S\subseteq (0,\infty )} {\displaystyle S\subseteq (0,\infty )} ไม่ว่างและถ้า 1 ส := { 1 ส : ส ∈ ส } , {\displaystyle {\frac {1}{S}}:=\left\{{\frac {1}{s}}:s\in S\right\},} {\displaystyle {\frac {1}{S}}:=\left\{{\frac {1}{s}}:s\in S\right\},} แล้ว 1 จีบ ส = inf 1 ส {\displaystyle {\frac {1}{\sup _{}S}}=\inf _{}{\frac {1}{S}}} {\displaystyle {\frac {1}{\sup _{}S}}=\inf _{}{\frac {1}{S}}} โดยที่สมการนี้ยังถือเมื่อ จีบ ส = ∞ {\displaystyle \sup _{}S=\infty } {\displaystyle \sup _{}S=\infty } ถ้านิยาม 1 ∞ := 0 {\displaystyle {\frac {1}{\infty }}:=0} {\displaystyle {\frac {1}{\infty }}:=0}ถูกนำมาใช้. [หมายเหตุ 1]ความเท่าเทียมกันนี้อาจเขียนเป็น 1 จีบ ส ∈ ส ส = inf ส ∈ ส 1 ส . {\displaystyle {\frac {1}{\displaystyle \sup _{s\in S}s}}=\inf _{s\in S}{\frac {1}{s}}.} {\displaystyle {\frac {1}{\displaystyle \sup _{s\in S}s}}=\inf _{s\in S}{\frac {1}{s}}.} นอกจากนี้ inf ส = 0 {\displaystyle \inf _{}S=0} {\displaystyle \inf _{}S=0} ถ้าและเฉพาะถ้า จีบ 1 ส = ∞ , {\displaystyle \sup _{}{\frac {1}{S}}=\infty ,} {\displaystyle \sup _{}{\frac {1}{S}}=\infty ,}ที่ไหนถ้า[หมายเหตุ 1] inf ส > 0 , {\displaystyle \inf _{}S>0,} {\displaystyle \inf _{}S>0,} แล้ว 1 inf ส = จีบ 1 ส . {\displaystyle {\frac {1}{\inf _{}S}}=\sup _{}{\frac {1}{S}}.} {\displaystyle {\frac {1}{\inf _{}S}}=\sup _{}{\frac {1}{S}}.}

ความเป็นคู่

ถ้าใครหมายความโดย พี op {\displaystyle P^{\operatorname {op} }} {\displaystyle P^{\operatorname {op} }} ชุดที่สั่งบางส่วน พี {\displaystyle P} P กับความสัมพันธ์ของลำดับตรงข้าม กล่าวคือ

  • x ≤ y {\displaystyle x\leq y} x\leq y ใน พี op {\displaystyle P^{\operatorname {op} }} {\displaystyle P^{\operatorname {op} }} ถ้าและเฉพาะถ้า x ≥ y {\displaystyle x\geq y} {\displaystyle x\geq y} ใน พี , {\displaystyle P,} P,

จากนั้น infimum ของเซตย่อย ส {\displaystyle S} S ใน พี {\displaystyle P} P เท่ากับสูงสุดของ ส {\displaystyle S} S ใน พี op {\displaystyle P^{\operatorname {op} }} {\displaystyle P^{\operatorname {op} }} และในทางกลับกัน.

สำหรับเซตย่อยของจำนวนจริง ความเป็นคู่ประเภทอื่นถือเป็น: inf S = −sup(− S ) โดยที่ − ส = { − ส   :   ส ∈ ส } . {\displaystyle -S=\{-s~:~s\in S\}.} {\displaystyle -S=\{-s~:~s\in S\}.}

ตัวอย่าง

Infima

  • infimum ของชุดตัวเลข{2, 3, 4}คือ2 . หมายเลข1คือขอบเขตล่าง แต่ไม่ใช่ขอบเขตล่างที่ยิ่งใหญ่ที่สุด และด้วยเหตุนี้จึงไม่ใช่ขอบเขตล่าง
  • โดยทั่วไปแล้ว ถ้าชุดมีองค์ประกอบที่เล็กที่สุด องค์ประกอบที่เล็กที่สุดก็คือชุดที่มีองค์ประกอบที่เล็กที่สุด ในกรณีนี้เรียกอีกอย่างว่าค่าต่ำสุดของชุด
  • inf { 1 , 2 , 3 , … } = 1. {\displaystyle \inf\{1,2,3,\ldots \}=1.} {\displaystyle \inf\{1,2,3,\ldots \}=1.}
  • inf { x ∈ R | 0 < x < 1 } = 0. {\displaystyle \inf\{x\in \mathbb {R} \mid 0{\displaystyle \inf\{x\in \mathbb {R} \mid 0<x<1\}=0.}
  • inf { x ∈ คิว | x 3 > 2 } = 2 3 . {\displaystyle \inf \left\{x\in \mathbb {Q} \mid x^{3}>2\right\}={\sqrt[{3}]{2}}.} {\displaystyle \inf \left\{x\in \mathbb {Q} \mid x^{3}>2\right\}={\sqrt[{3}]{2}}.}
  • inf { ( − 1 ) น + 1 น | น = 1 , 2 , 3 , … } = − 1. {\displaystyle \inf \left\{(-1)^{n}+{\tfrac {1}{n}}\mid n=1,2,3,\ldots \right\}=-1.} {\displaystyle \inf \left\{(-1)^{n}+{\tfrac {1}{n}}\mid n=1,2,3,\ldots \right\}=-1.}
  • ถ้าx น {\รูปแบบการแสดงผล n} nเป็นลำดับที่ลดลงโดยมีขีด จำกัดxจากนั้นinf x น {\รูปแบบการแสดงผล n} n= x .

สุพรีมา

  • supremum ชุดของตัวเลข{1, 2, 3}เป็น3 หมายเลข4เป็นขอบเขตบน แต่ไม่ใช่ขอบเขตบนที่น้อยที่สุด และด้วยเหตุนี้จึงไม่ใช่สูงสุด
  • จีบ { x ∈ R | 0 < x < 1 } = จีบ { x ∈ R | 0 ≤ x ≤ 1 } = 1. {\displaystyle \sup\{x\in \mathbb {R} \mid 0{\displaystyle \sup\{x\in \mathbb {R} \mid 0<x<1\}=\sup\{x\in \mathbb {R} \mid 0\leq x\leq 1\}=1.}
  • จีบ { ( − 1 ) น − 1 น | น = 1 , 2 , 3 , … } = 1. {\displaystyle \sup \left\{(-1)^{n}-{\tfrac {1}{n}}\mid n=1,2,3,\ldots \right\}=1.} {\displaystyle \sup \left\{(-1)^{n}-{\tfrac {1}{n}}\mid n=1,2,3,\ldots \right\}=1.}
  • จีบ { + ข | ∈ อา , ข ∈ บี } = จีบ อา + จีบ บี . {\displaystyle \sup\{a+b\mid a\in A,b\in B\}=\sup A+\sup B.} {\displaystyle \sup\{a+b\mid a\in A,b\in B\}=\sup A+\sup B.}
  • จีบ { x ∈ คิว | x 2 < 2 } = 2 . {\displaystyle \sup\{x\in \mathbb {Q} \mid x^{2}<2\}={\sqrt {2}}.} {\displaystyle \sup\{x\in \mathbb {Q} \mid x^{2}<2\}={\sqrt {2}}.}

ในตัวอย่างที่ผ่านมา supremum ชุดของที่rationalsคือไม่ลงตัวซึ่งหมายความว่า rationals จะไม่สมบูรณ์

คุณสมบัติพื้นฐานของอำนาจสูงสุดอย่างหนึ่งคือ

จีบ { ฉ ( t ) + g ( t ) | t ∈ อา } ≤ จีบ { ฉ ( t ) | t ∈ อา } + จีบ { g ( t ) | t ∈ อา } {\displaystyle \sup\{f(t)+g(t)\mid t\in A\}\leq \sup\{f(t)\mid t\in A\}+\sup\{g(t )\mid t\in A\}} {\displaystyle \sup\{f(t)+g(t)\mid t\in A\}\leq \sup\{f(t)\mid t\in A\}+\sup\{g(t)\mid t\in A\}}

สำหรับฟังก์ชั่นใด ๆ ฉ {\displaystyle f} f และ g . {\displaystyle ก.} g.

ค่าสูงสุดของเซตย่อย ส {\displaystyle S} Sของ (ℕ,|) โดยที่ | หมายถึง " หาร " เป็นพหุคูณร่วมต่ำสุดขององค์ประกอบของ ส . {\displaystyle S.} S.

ค่าสูงสุดของเซตย่อย ส {\displaystyle S} Sของ ( P ,⊆) โดยที่ พี {\displaystyle P} Pเป็นเซตกำลังของเซตบางเซต เป็นค่าสูงสุดเทียบกับ ⊆ (เซตย่อย) ของเซตย่อย ส {\displaystyle S} S ของ พี {\displaystyle P} Pคือการรวมกันขององค์ประกอบของ ส . {\displaystyle S.} S.

ดูสิ่งนี้ด้วย

  • สูงสุดที่จำเป็นและ infimum ที่จำเป็น
  • องค์ประกอบที่ยิ่งใหญ่ที่สุดและองค์ประกอบน้อยที่สุด least
  • องค์ประกอบสูงสุดและน้อยที่สุด
  • ขีด จำกัด ที่เหนือกว่าและ จำกัด ที่ต่ำกว่า (ขีด จำกัด ต่ำสุด)
  • ขอบเขตบนและล่าง

หมายเหตุ

  1. ^ a b คำนิยาม 1 ∞ := 0 {\displaystyle {\frac {1}{\infty }}:=0} {\displaystyle {\frac {1}{\infty }}:=0}มักใช้กับจำนวนจริงที่ขยาย ; อันที่จริง ด้วยนิยามนี้ ความเท่าเทียมกัน 1 จีบ ส = inf 1 ส {\displaystyle {\frac {1}{\sup _{}S}}=\inf _{}{\frac {1}{S}}} {\displaystyle {\frac {1}{\sup _{}S}}=\inf _{}{\frac {1}{S}}} จะถือไว้สำหรับเซตย่อยที่ไม่ว่างเปล่าด้วย ส ⊆ ( 0 , ∞ ] . {\displaystyle S\subseteq (0,\infty ].} {\displaystyle S\subseteq (0,\infty ].} อย่างไรก็ตาม สัญกรณ์ 1 0 {\displaystyle {\frac {1}{0}}} {\frac {1}{0}} มักจะถูกทิ้งไว้โดยไม่ได้กำหนดไว้ ซึ่งเป็นเหตุให้เกิดความเท่าเทียมกัน 1 inf ส = จีบ 1 ส {\displaystyle {\frac {1}{\inf _{}S}}=\sup _{}{\frac {1}{S}}} {\displaystyle {\frac {1}{\inf _{}S}}=\sup _{}{\frac {1}{S}}} จะได้รับเฉพาะเมื่อ inf ส > 0. {\displaystyle \inf _{}S>0.} {\displaystyle \inf _{}S>0.}

อ้างอิง

  1. อรรถa b c d อี รูดิน วอลเตอร์ (1976) " "บทที่ 1 ระบบจำนวนจริงและซับซ้อน" " หลักการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ (พิมพ์) (ฉบับที่ 3) แมคกรอว์-ฮิลล์. หน้า 4 . ISBN 0-07-054235-X.
  2. ^ Rockafellar & Wets 2009 , หน้า 1-2.ข้อผิดพลาด sfn: ไม่มีเป้าหมาย: CITEREFRockafellarWets2009 ( ช่วยด้วย )
  3. ^ ซาคอน, อีเลียส (2004). การวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ I . ทริลเลีย กรุ๊ป น. 39–42.
  • Rockafellar, อาร์. ไทร์เรลล์ ; เว็ตส์, โรเจอร์ เจ.-บี. (26 มิถุนายน 2552). วิเคราะห์แปรผัน Grundlehren der mathematischen Wissenschaften. 317 . เบอร์ลินนิวยอร์ก: Springer วิทยาศาสตร์และธุรกิจสื่อ ISBN 9783642024313. OCLC  883392544 .

ลิงค์ภายนอก

  • "ขอบบนและล่าง" , Encyclopedia of Mathematics , EMS Press , 2001 [1994]
  • Breitenbach, Jerome R. & Weisstein, Eric W. "Infimum and supremum" . คณิตศาสตร์โลก.
Language
  • Thai
  • Français
  • Deutsch
  • Arab
  • Português
  • Nederlands
  • Türkçe
  • Tiếng Việt
  • भारत
  • 日本語
  • 한국어
  • Hmoob
  • ខ្មែរ
  • Africa
  • Русский

©Copyright This page is based on the copyrighted Wikipedia article "/wiki/Supremum" (Authors); it is used under the Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License. You may redistribute it, verbatim or modified, providing that you comply with the terms of the CC-BY-SA. Cookie-policy To contact us: mail to admin@tvd.wiki

TOP