∑КОЛЛОК.
Тренажёр по матанализу
ТЕМА 15 / 55 · ПУНКТ 15 10–15 минут

Максимум, минимум и точные грани

Сначала пойми идею. Затем попробуй рассказать доказательство своими словами и закрепи результат задачей.

Что означают буквы и значки11 обозначений

Здесь — обозначения, которые встретятся в этой теме. Точный смысл буквы уточняй по формуле рядом с ней.

xx
Произвольный элемент множества или число, с которым работаем.
mm
Другой натуральный номер; помогает сравнить два члена.
ii
Индекс: номер элемента в семействе или слагаемого в сумме.
ss
Точная верхняя грань (супремум) множества, введённая в доказательстве.
tt
Вспомогательное число или новая переменная, введённая в доказательстве.
EE
Множество вещественных чисел, которое изучаем.
MM
Верхняя граница: число, выше которого значения не поднимаются.
ε\varepsilon
Любая выбранная точность результата: насколько близко нужно подойти к пределу.
∈\in
«Принадлежит»: элемент находится в указанном множестве.
sup⁡\sup
Супремум: наименьшая из всех верхних граней множества.
inf⁡\inf
Инфимум: наибольшая из всех нижних граней множества.
ШАГ 01

Разбираемся в теме

  • m=max⁡Em=\max E означает m∈Em\in E и x≤mx\le m для всех x∈Ex\in E.
  • Верхняя грань MM может не лежать в EE: достаточно x≤Mx\le M для всех x∈Ex\in E.
  • Точная верхняя грань s=sup⁡Es=\sup E — наименьшая из верхних граней.
  • Аналогично min⁡E\min E и inf⁡E\inf E.

Для E=(0,1)E=(0,1) имеем sup⁡E=1\sup E=1, inf⁡E=0\inf E=0, но ни максимума, ни минимума нет.

Характеризация супремума: s=sup⁡Es=\sup E тогда и только тогда, когда (i) x≤sx\le s для всех x∈Ex\in E, (ii) для всякого ε>0\eps>0 найдётся x∈Ex\in E с s−ε<xs-\eps<x.

НАГЛЯДНАЯ СХЕМА · Максимум и супремум
x01 = sup AA = (0,1)max A не существует
У открытого интервала (0,1) нет максимума, но его точная верхняя грань равна 1.
ДЛЯ УСТНОГО ОТВЕТА

Доказательство

  1. Если (ii) ложно, s−εs-\eps будет меньшей верхней гранью.
  2. Если (i),(ii) верны, любое t<st<s не верхняя грань: взять ε=s−t\eps=s-t.
Понял идею?Проверь себя на задаче или устном вопросе.