我认为用有理柯西序列定义无理数只有两条道路可走:
(1)证明有理柯西序列的收敛性
如果要证明柯西有理序列的收敛性,就要用到单调有界定理/实数完备性定理。 而实数完备性定理,要求实数被定义。换句话说,只有在完备空间中,所有的 有理柯西列才都有极限。这里的完备空间是无理数已被定义的实数空间。
(2)不证明有理柯西序列的收敛性,把有理柯西序列收敛述说为公理。
要想这样做,还要给有理柯西序列加上一些条件。因为不是所有的有理柯西序 列都收敛于无理数。例如,an = 1/n, an = 1,都是有理柯西序列,但都不收敛 于无理数。
把有理柯西序列收敛述说为公理,是不是要事先定义收敛性呢。学生要问什么是 收敛,你怎么回答呢?按照目前的教科书,讨论收敛性,都要讨论
|an - c| 小于 e
如果c 能和 an 做减法,那么c一定要被事先定义。
好,假设不讨论收敛性,就说有理柯西序列定义无理数。那么你总要给学生举个 例子吧。或者说,总要叙述定义过程吧。对有理柯西序列,n是无穷的,每一个n 只能算出被定义数的前几位,下一个n又多算出一位或几位。如果你承认被算出的 将是一个数的话,实际上你已经定义了实数。
再说了,在学生还没有学无理数时,把这些难懂的公理强加给学生,在教学上肯定 是不会成功的
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