實數與完備性

有序體

設想一個數系,你既能做加減乘除(除數不為零),又能把每個元素排在一條數軸上,使得問兩個數誰大誰小總是有意義的。有序體正是這樣的系統:它具備全部通常的算術運算,並配有一個與這些運算和諧相容的「小於」關係。

嚴格地說,有序體是一個配有全序的體,並滿足兩條相容性規則:若 a 小於 b,則對任意 c 都有 a 加 c 小於 b 加 c;若 a 與 b 皆為正,則它們的乘積為正。由此可以推出一切熟悉的符號法則,例如負負得正,以及可以把不等式相加或乘以一個正量。

有理數和實數都是有序體。複數是一個體,卻根本無法成為有序體,因為在任何有序體中平方都不會為負,而 i 的平方等於負一。所以成為有序體是一種真正的限制,並非每個數系都自動具備的性質。

在任何有序體中,由 0 < 1 可推出 1 < 1 + 1,再推出 1 + 1 < 1 + 1 + 1,依此類推,於是該體內含有一份嚴格遞增排列的自然數副本。

序加上算術迫使體內嵌有一份自然數。

僅僅是有序體還不足以確定實數:有理數也是有序體。在所有有序體中把實數單獨區分出來的,是完備性,即沒有縫隙。

又稱
totally ordered field全序域全序體