實數與完備性
阿基米德性質
阿基米德性質斷言實數軸上既沒有無窮大的數,也沒有無窮小的正數。無論一個實數多麼巨大,你都能透過把 1 累加足夠多次而越過它;無論一個正實數多麼微小,反覆累積它的副本終將超過任何給定目標。
確切地說:對任意實數 x,都存在自然數 n 使 n 大於 x。等價地,對任意正實數 epsilon,都存在自然數 n 使 1 除以 n 小於 epsilon。這兩種形式是同一斷言從兩端來看,一個講變大,一個講變小。
對實數而言這是定理,而非額外公理:它由最小上界性質推出。若自然數有上界,則它們有上確界 s,但這樣 s 減 1 就不再是上界,從而存在大於 s 減 1 的自然數,進而存在大於 s 的自然數,矛盾。
在某些奇異的有序體中此性質不成立,例如非標準分析中含有真正無窮小量的體。在那裡,一個元素可以為正,卻比每個 1 除以 n 都小。實數刻意排除了這類元素,這正是普通微積分無需真正的無窮小量的原因。
要用正數 0.003 越過目標 1000,取 n = 333334:則 n 乘 0.003 = 1000.002 > 1000。無論步長多小,足夠多步總能跨過任何高度。
小步只要走得夠多,就能超越任何界限。
另見