在数学中,某个集合 X 的子集 E 的下确界( 或 ,记为 inf E )是小于或等于的 E 所有其他元素的最大元素,其不一定在 E 內。所以还常用术语最大下界(简写为 glb 或 GLB)。在数学分析中,实数的下确界是非常重要的常见特殊情况。但這個定义,在更加抽象的序理论的任意偏序集合中,仍是有效的。
下确界是上确界概念的对偶。
实数集合的下确界
在数学分析中,实数的子集 S 的下确界或最大下界記为 inf(S),定义为小于等于在 S 中的所有数的最大实数。如果没有这样的数存在(因为 S 没有下界),则我们定义 inf(S) = −∞。如果 S 是空集,我们定义 inf(S) = ∞(参见扩展的实数轴)。
实数的一个重要性质是,任何實數集都有下确界(实数的任何有界非空子集都在非扩展的实数轴中有下确界)。
例子:
:\inf \{1, 2, 3\} = 1.
:\inf \{ x \in \mathbb{R} : 0
:\inf \{ x \in \mathbb{R} : x^3 > 2 \} = 2^{1/3}.
:\inf \{ (-1)^n + 1/n : n = 1, 2, 3, \dots \} = -1.
如果一个集合有最小元素,如同第一个例子,则这个最小元素就是这个集合的下确界。如后三个例子展示的,一个集合的下确界不一定属于这个集合。
下确界的概念和上确界在下列意义下是对偶的
:\inf(S) = -\sup(-S),
这里 -S = \{ -s | s \in S \}。
一般的说,为了证明 inf(S) ≥ A,只需要证明对于所有 S 中的 x 有 x ≥ A。证明 inf(S) ≤ A ,則需:对于任何 ε > 0,都存在 S 中的一个元素 x 使得 x ≤ A + ε(当然,如果 S 有一个元素 x 使 x ≤ A,命題立即成立)。
参见:下极限。
在偏序集合内的下确界
下确界的定义容易推广到任何偏序集合的子集上,并在序理论中有重要意義。在序理论,特别是格理论中,最大下界也叫做交()。
形式的说,偏序集合(P,≤)的子集 S 的下确界是 P 的一个元素 l 使得
对于所有 S 中的 x 有 l ≤ x,
对于任何 P 中的 p,如果对于所有 S 中的 x 都有 p ≤ x, 则 p ≤ l。
如果這樣的元素存在,則其必然唯一,但是它不一定存在。因此已知特定下确界存在的序就特别有价值。详情请参见。
外部链接
- [http://planetmath.org/encyclopedia/Infimum.html infimum] (PlanetMath)
参见
- 偏序集
- 下界
- 最大元
- 完全格
- 最小上界
- 本性下确界
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