Для связи в whatsapp +905441085890

Множество действительных чисел в математике: обозначение и примеры с решением и образцами

Одно из основных понятий математики — понятие множества. Оно является простейшим неопределяемым понятием, его нельзя свести к более простым понятиям. Множество можно лишь описать или пояснить примерами. Например, можно говорить о множестве учеников данного класса, о множестве всех предметов, находящихся в классе, о множестве всех натуральных чисел, о множестве всех корней данного уравнения, о множестве всех точек, лежащих на прямой, о множестве всех теорем, входящих в данный курс, и т. д. Гозоря о множестве каких-либо объектов, мы объединяем их в одно целое и рассматриваем свойства этого объединения, а не свойства отдельных входящих в него элементов. Не случайно основатель теории множеств немецкий математик Георг Кантор (1845—1918) писал: «Множество есть многое, мыслимое как единое».

Множества

Множества принято обозначать прописными (заглавными) латинскими буквами, а элементы, образующие эти множества, маленькими (строчными) буквами. Если элемент а принадлежит множеству А, то это записывают так: Множество действительных чиселМножество действительных чиселзнак принадлежности). Если элемент b не принадлежит множеству А, то это записывают так: Множество действительных чисел или Множество действительных чиселТак, если множество А состоит из чисел 1 и 2, то Множество действительных чисел

Элементами множества могут быть как реально существующие предметы (люди, стулья, деревья и т. д.), так и абстрактные предметы (точки, числа, теоремы и т. д.). Могут быть и такие случаи, когда элементами одного множества являются какие-то другие множества. Можно, например, говорить о множестве М всех классов данной школы, в то время как каждый класс, в свою очередь, является множеством учеников. Но при этом надо помнить, что в множество М входят в качестве элементов не отдельные ученики, а множества учеников, объединенных в классы.

Множества могут быть конечными и бесконечными. Конечным называется множество, состоящее из конечного числа элементов (например, множество учеников данного класса — конечное множество). Примером бесконечного множества может служить множество всех натуральных чисел.

Пусть множество А состоит из конечного числа элементов Множество действительных чисел Такое множество принято записывать следующим образом:

Множество действительных чисел

т. е. перечисляются все элементы данного множества, а фигурные скобки показывают, что все эти элементы объединены в одно множество. Если множество бесконечно или число элементов множества очень велико, то указанная запись множества становится неудобной или невозможной. В этих случаях применяется другой способ задания множества. Он состоит в том, что указывается характеристическое свойство, присущее всем элементам данного множества.

Под характеристическим свойством понимается свойство, которым обладают все элементы данного множества и которым не обладает ни один элемент, не входящий в данное множество.

Например, свойство «быть квадратом натурального числа» определяет бесконечное множество Множество действительных чиселМножество действительных чисел

Этим характеристическим свойством множество А полностью определено. Ясно, что элемент 144 принадлежит множеству А, так как Множество действительных чисел В то же время элемент 145 не принадлежит множеству А, так как не существует натурального числа, квадрат которого равен 145. Не принадлежат множеству А и элементы другой природы (не числа), такие, как «дом», «точка», «теорема».

Приведем еще два примера задания множества с помощью характеристического свойства. Характеристическое свойство «быть однозначным нечетным числом» определяет конечное множество Множество действительных чисел Характеристическое свойство «быть столицей государства» определяет конечное множество, состоящее из столиц всех государств земного шара. В это множество входят такие элементы, как Москва, Рим, Париж, Монтевидео, и не входят такие города, как Ленинград, Милан, Катовице.

Если характеристическое свойство обозначить символом Множество действительных чисел то множество, определяющееся этим свойством, записывают так:

Множество действительных чисел

Например, множество корней квадратного уравнения Множество действительных чисел запишется так: Множество действительных чисел

Может случиться так, что характеристическому свойству не удовлетворяет ни один элемент. Если, например, в данном классе все ученики успевают, то характеристическому свойству «быть неуспевающим учеником данного класса» не удовлетворяет ни один элемент. Множество, не содержащее ни одного элемента, называется пустым и обозначается символом Множество действительных чиселПримеры пустых множеств: множество натуральных корней уравнения Множество действительных чисел множество всех нечетных чисел, делящихся без остатка на 2, множество людей Земли, побывавших на Марсе и т. д.

Два множества А и В называются равными, если они состоят из одних и тех же элементов, т. е. если каждый элемент множества А является в то же в емя элементом множества В а каждый элемент множества В является и элементом множества А. Если А и В — равные множества, то пишут А —В. Множество действительных чисел Например, Множество действительных чиселМножество действительных чисел т. е. порядок написания элементов множества не имеет значения.

Подмножество

Множество В называется подмножеством множества А, если каждый элемент множества В является в то же время и элементом множества А, т. е. из условия Множество действительных чисел вытекает условие Множество действительных чисел Если В — подмножество множества А, то пишут Множество действительных чиселзнак включения) или Множество действительных чисел

Из этого определения следует, что каждое множество является своим подмножеством: Множество действительных чисел Кроме того, принято считать, что пустое множество Множество действительных чисел является подмножеством любого множества Множество действительных чисел Множества Множество действительных чисел называются несобственными подмножествами множества А. Остальные подмножества, если они существуют, называют собственными подмножествами множества А.

Примеры:

Пусть задано множество Множество действительных чисел Тогда его собственными подмножествами будут множества Множество действительных чисел а несобственными подмножествами —множества Множество действительных чисел иМножество действительных чисел

Пусть А —множество всех точек круга а В — множество всех точек квадрата, вписанного в этот круг (рис. 1). Тогда множество В есть подмножество множества А. Множество А имеет еще целый ряд подмножеств. Так, множество всех точек радиуса ON, множество всех точек окружности MNDK, множества всех точек хорд MN, DK, ND, КМ будут собственными подмножествами множества А.

Свойства подмножеств

На рис. 2 изображены три множества А, В и С, причем Множество действительных чиселИз рисунка видно, что в таком случае Множество действительных чисел т. е. если фигура С

Множество действительных чисел


является частью фигуры В, а фигура В, в свою очередь, является частью фигуры Л, то и фигура С является частью фигуры А. Значит, можно утверждать, что выполняется следующее свойство:

1°. Если Множество действительных чисел

2°. Если Множество действительных чисел

В самом деле, условие Множество действительных чиселозначает, что каждый элемент множества А принадлежит множеству В; условие Множество действительных чисел означает, что каждый элемент множества В принадлежит А. Следовательно, множества Л и В состоят из одних и тех же элементов, т. е. Множество действительных чисел

Понятие логического следования. Равносильность. Необходимость и достаточность

Любое предложение, относительно которого можно сказать, является оно истинным или ложным, называется высказыванием. Приведем примеры высказываний: а) дуб есть лиственное дерево; б) кит—растение; в) сумма углов треугольника равна 180°. Здесь высказывания а) и в) истинны, а б)—ложно.

Любое числовое равенство является высказыванием. Например, 3=2+ 1 —истинное высказывание, а 2 + 3=7— ложное.

Пусть даны два высказывания а и Ь. Если из истинности а следует истинность b, то пишут Множество действительных чисел Знак Множество действительных чисел называется знаком логического следования. В таком случае говорят также, что b есть необходимое условие для а, а о есть достаточное условие для b.

Рассмотрим для примера два высказывания: а—данное число делится на 4; b—данное число четное. Ясно, что если число делится на 4, то оно четное. Значит, можно написать Множество действительных чиселЧетность числа является необходимым условием делимости его на 4; делимость числа на 4 является достаточным условием четности числа.

С помощью знака логического следования может быть записано первое свойство подмножеств, полученное в предыдущем пункте:

Множество действительных чисел

В дальнейшем мы будем пользоваться знаком логического следования.

Пусть снова даны два высказывания a и b. Если Множество действительных чисел и Множество действительных чисел то говорят, что высказывания а и b равносильны и пишут Множество действительных чисел

С помощью знака равносильности может быть записано доказанное в предыдущем пункте второе свойство подмножеств:

Множество действительных чисел

Заметим, что во многих случаях вместо термина «равносильность» используется термин «необходимость и достаточность». Так, записанное выше предложение (1) можно прочитать следующим образом: для того чтобы два множества А и В были равны, необходимо и достаточно, чтобы А было подмножеством В и В было подмножеством А.

Операции над множествами

Рассмотрим две операции над множествами.

Пересечение множеств. Под пересечением множеств А и В понимается множество С, состоящее из тех и только из тех элементов, которые входят одновременно и в множество А, и в множество В. Пишут Множество действительных чисел

Примеры:

Пусть Множество действительных чисел Тогда Множество действительных чисел

Пусть А — множество всех нечетных натуральных чисел, Множество действительных чисел Тогда Множество действительных чисел

Пусть А — множество всех ромбов, а В — множество всех прямоугольников. Тогда Множество действительных чисел — множество всех прямоугольников с равными сторонами, т. е. множество всех квадратов.

Этот пример показывает, что если множество А задается с помощью характеристического свойства Множество действительных чисел а множество В задается с помощью характеристического свойства Множество действительных чисел то множество С состоит из всех таких элементов, которые одновременно обладают и свойством Множество действительных чисел и свойством Множество действительных чисел

4.Пусть А— множество всех точек квадрата, а В — множество всех точек круга (рис. 3). Тогда множество Множество действительных чисел состоит из всех точек заштрихованной области,

5.Пусть А — множество всех четных натуральных чисел, а В — множество всех нечетных натуральных чисел. Тогда Множество действительных чисел

Отметим некоторые свойства операции пересечения множеств:

Множество действительных чисел

Объединение множеств. Объединением двух множеств А и В называется множество D, состоящее из

Множество действительных чисел

тех и только из тех элементов, каждый из которых принадлежит, по крайней мере, одному из данных множеств А и В (или А, или В, или и А, и В). Пишут Множество действительных чисел

Если один и тот же элемент входит и в множество А, и в множество В, то в множество D он входит лишь один раз.

Примеры:

Пусть Множество действительных чисел Тогда Множество действительных чисел

2.Пусть А—множество точек прямоугольника, а В — множество точек круга (рис. 4). Тогда множество Множество действительных чисел состоит из всех точек заштрихованной области.

Отметим некоторые свойства операции объединения:

Множество действительных чисел

Операции пересечения и объединения могут применяться не только к двум множествам, но и к трем, четырем, ста и даже к бесконечной совокупности множеств.

Например, множество натуральных чисел является объединением множеств однозначных, двузначных, трехзначных….. n-значных, … чисел. Множество всех плоских многоугольников—объединение множеств треугольников, четырехугольников, …, n-угольников,…

Множество натуральных чисел

Свойства натуральных чисел: Множество всех натуральных чисел N бесконечно. Оно имеет наименьший элемент 1 и не имеет наибольшего элемента. Для каждого натурального числа можно указать следующее за ним (за числом 7 следует число 8, за числом 124 следует число 125, вообще за числом k следует число Множество действительных чисел

Пусть М — некоторое подмножество множества N, Множество действительных чисел В М обязательно есть наименьший элемент; если же М—конечное множество натуральных чисел, то в М есть и наибольший элемент. Например, множество М всех четных натуральных чиселМножество действительных чисел

бесконечно, в нем есть наименьший элемент 2, но нет наибольшего. Множество Р всех нечетных двузначных чисел конечно, в нем есть и наименьший элемент (число 11), и наибольший элемент (число 99).

На множестве N всех натуральных чисел определены операции сложения и умножения, причем для любых натуральных чисел m, n, k справедливы следующие равенства:

Множество действительных чисел

Первое и третье равенства выражают переместительный закон соответственно сложения и умножения; второе и четвертое — сочетательный закон сложения и умножения; пятое равенство носит название распределительного закона умножения относительно сложения, получим

Пример:

Найти сумму натуральных чисел от 1 до 99.

Решение:

Имеем: Множество действительных чисел Воспользовавшись переместительным и сочетательным законами сложения, получим:

Множество действительных чисел

Результатом сложения или умножения двух натуральных чисел всегда является натуральное число. Относительно вычитания и деления этого сказать нельзя: так из числа 3 нельзя вычесть число 7 (в множестве натуральных чисел); число 15 нельзя разделить на 4 (нацело).

Если натуральное число m делится нацело на натуральное число k, то m называется кратным числа k. Если m — кратное числа k, то существует натуральное число m такое, что Множество действительных чисел

Запишем множество Р всех кратных числа 3:

Множество действительных чисел

Множество Р можно записать и по-другому:

Множество действительных чисел

Аналогично множество M кратных числа 7 имеет вид

Множество действительных чисел

Если натуральное число m не делится нацело на натуральное число k, т. е. не существует такого натурального числа n, что Множество действительных чисел то рассматривают деление с остатком. Например, при делении числа 37 на число 15 в частном получается 2 (неполное частное) и в остатке 7, т.е. Множество действительных чисел В общем случае, если m —делимое, k—делитель, р — частное и r—остаток, то

Множество действительных чисел

Здесь Множество действительных чисел— натуральные числа. Исключение составляет случай, когда m делится на n нацело; в этом случае Множество действительных чисел

Примеры:

Выполнить действия:

Множество действительных чисел

Решение:

Множество действительных чиселМножество действительных чисел

2.Пусть А — множество двузначных чисел, кратных 6, В—множество двузначных чисел, кратных 9. Составить множества Множество действительных чиселМножество действительных чисел и указать наименьший и наибольший элементы в каждом из этих множеств.

Решение:

Множество действительных чисел

тогда Множество действительных чисел

Здесь 18—наименьший, а 90 — наибольший элемент.

Составим обьединение множеств А и В, расположив натуральные числа в порядке возрастания:

Множество действительных чисел

здесь наименьшим элементом является число 12, а наибольшим — 99.

3.Найти частное и остаток от деления числа 274018 на число 342.

Решение:

Выполним «деление углом»:

Множество действительных чисел

Итак, частное 801, а остаток 76. Воспользовавшись равенством (1), можем записать, что Множество действительных чисел

Признаки делимости

В некоторых случаях, не производя деления натурального числа m на натуральное число k, можно ответить на вопрос, выполнимо ли деление m на n без остатка или нет. Ответ на этот вопрос получается с помощью различных признаков делимости. Рассмотрим некоторые из них.

Делимость суммы. Если каждое слагаемое делится на некоторое число, то и сумма делится на это число.

Пусть а и b делятся нацело на с, докажем, что и а + b делится на с.

Так как а кратно с, то существует такое натуральное число n, что Множество действительных чисел Аналогично, существует такое натуральное число k, что Множество действительных чисел Тогда можно записать, что

Множество действительных чисел

Воспользовавшись распределительным законом, получим равенство Множество действительных чисел Получим Множество действительных чисел тогда

Множество действительных чисел

Но это и означает, что Множество действительных чисел делится нацело на число с.

Например, не выполняя сложения, можно установить, что сумма 48 + 64 + 96 делится на 16 — ведь каждое слагаемое этой суммы делится на 16.

Не следует, однако, думать, что, если каждое слагаемое суммы не делится на какое-то число, то и сумма не делится на это число. Например, сумма 37+19 делится на 4, хотя ни 37, ни 19 не являются кратными числа 4.

Делимость произведения. Если в произведении хотя бы один из сомножителей делится нацело на некоторое число, то и произведение делится на это число.

Пусть дано произведение ab натуральных чисел а и b, а делится на с; докажем, что и ab кратно с.

Так как а кратно с, то существует натуральное число п, такое, что Множество действительных чисел Тогда имеем

Множество действительных чисел

(мы воспользовались переместительным и сочетательным законами умножения). Положив Множество действительных чисел получим

Множество действительных чисел

Это и означает, что ab делится на с без остатка.

Например, не выполняя умножения, можно утверждать, что произведение Множество действительных чисел делится на 5—ведь 105 делится на 5.

Признак делимости на 2. Если последняя цифра натурального числа делится на 2, то число делится на 2.

Иными словами, число будет четным, если оно оканчивается одной из следующих цифр: 0, 2, 4, 6, 8.

Пусть, например, дано трехзначное число abc, где с кратно числу 2 (запись Множество действительных чисел означает, что а—цифра сотен, b—цифра десятков, с—цифра единиц), тогда

Множество действительных чисел

Числа 10 и 100 делятся на 2, поэтому Множество действительных чисел и Множество действительных чисел делятся на 2. По условию и с делится на 2, поэтому сумма Множество действительных чисел делится на 2, что и требовалось доказать.

Верное и обратное: если число делится на 2, то его последняя цифра делится на 2. Значит, можно утверждать следующее: для того чтобы число было четным, необходимо и достаточно, чтобы его последняя цифра была четной.

Аналогичные рассуждения позволяют получить признаки делимости на 5, на 10 и на 4.

Признак делимости на 5. Для того чтобы натуральное число делилось на 5, необходимо и достаточно, чтобы последняя цифра была либо 0, либо 5.

Признак делимости на 10. Для того чтобы натуральное число делилось на 10, необходимо и достаточно, чтобы цифра единиц была 0.

Признак делимости на 4. Для того чтобы натуральное число, содержащее не менее трех цифр, делилось на 4, необходимо и достаточно, чтобы делилось на 4 двузначное число, образованное последними двумя цифрами заданного числа.

Например, число 15436 делится на 4 без остатка, так как число 36 делится на 4. Число 372514 не делится на 4, так как 14 не делится на 4.

Отметим еще признаки делимости на 3 и на 9.

Признак делимости на 3. Для того чтобы натуральное число делилось на 3, необходимо и достаточно, чтобы сумма его цифр делилась на 3.

Рассмотрим для примера четырехзначное число Множество действительных чисел

Имеем

Множество действительных чисел

Числа 9, 99, 999 делятся на 3, поэтому (999а+ 99b+9с) делится на 3 и сумма (999а + 99b + 9с) + (a+b+c+d) будет делиться на 3 тогда и только тогда, когда делится на 3 сумма цифр (a + b + c + d).

Например, число 2742 делится на 3, так как делится на 3 число 2 + 7 + 4 + 2=15. Число 17941 не делится на 3, так как сумма цифр этого числа равна 22, а 22 не делится на 3.

Признак делимости на 9. Для того чтобы натуральное число делилось на 9, необходимо и достаточно, чтобы сумма его цифр делилась на 9.

Этот признак получается аналогично признаку делимости на 3.

Примеры:

Доказать, что сумма Множество действительных чисел делится на 6, если b — четное, а а и с—любые натуральные числа.

Решение. Если Ь — четнее число, то b имеет вид Множество действительных чисел где n —натуральное число. Тогда Множество действительных чисел а заданную сумму Множество действительных чисел можно переписать так:

Множество действительных чисел

Числа 12, 6 и 18 делятся на 6, значит 12а, 6b и 18с делятся на 6 (по признаку делимости произведения). В таком случае и сумма Множество действительных чисел делится на 6 (по признаку делимости суммы).

2.Не производя деления, найти остаток от деления числа 8378 на 5.

Решение:

Число 8375 оканчивается цифрой 5, значит делится на 5. Но 8378 = 8375 + 3. Таким образом, остаток от деления числа 8378 на 5 равен 3.

Примечание. Число 8370 тоже делится на 5. Можно записать 8378 = 8370 + 8, но из такого равенства нельзя сделать вывод о том, что остаток от деления числа 8378 на число 5 равен 8—ведь остаток должен быть меньше делителя. Поэтому мы подобрали ближайшее к 8378 число, кратное 5 и меньшее чем 8378.

3.Какой цифрой должно оканчиваться натуральнее число 1743с, чтобы оно делилось без остатка на 9.

Решение:

Имеем: Множество действительных чисел Заданное число делится на 9 тогда и только тогда, когда сумма его цифр Множество действительных чисел делится на 9. Значит, на месте должна стоять цифра 3, так как 15 + 3=18, а 18 кратно 9.

Разложение чисел на простые множители

Делителем данного числа называется такое число, на которое данное число делится нацело. Например, 6 является делителем числа 24.

Если число имеет только два делителя (само число и единица), то оно называется простым, если число имеет более двух делителей, то оно называется составным. Так, число 19 —простое, ибо оно имеет только два делителя: 1 и 19; число 35—составное, оно имеет четыре делителя: 1, 5, 7, 35. Простое число 19 можно представить в виде произведения двух натуральных чисел только одним способом: Множество действительных чисел составное число 35 можно представить в виде произведения двух натуральных чисел более чем одним способом: Множество действительных чисел

Множество простых чисел и множество составных чисел— бесконечные множества. Заметим, что число 1 не относится ни к простым, ни к составным числам.

Пусть дано составное число 360. Его можно представить в виде произведения двух натуральных чисел Множество действительных чисел Число 6 — составное: Множество действительных чисел число 60 — составное: Множество действительных чисел Значит, Множество действительных чисел Из полученных множителей лишь множитель 30 вновь представляет собой составное число: Множество действительных чисел Число 10 — составное: Множество действительных чисел Значит, Множество действительных чисел а для числа 360 получаем:

Множество действительных чисел

Нам удалось представить составное число 360 в виде произведения простых множителей. Здесь множитель 2 встречается 3 раза — в таком случае произведение записывается в виде степени: Множество действительных чисел Число 3 называется показателем степени. Аналогично, вместо Множество действительных чисел запишем Множество действительных чисел Множитель 5 встречается 1 раз—в таком случае пишут Множество действительных чисел или просто 5.

Итак, Множество действительных чисел это — разложение числа на простые множители.

Любое составное натуральное число можно разложить на простые множители и только одним способом. При разложении чисел на простые множители используют признаки делимости и применяют запись столбиком, при которой делитель располагается справа от вертикальной черты, а частное записывается под делимым. Так, для числа 360 эта запись будет выглядеть следующим образом:

Множество действительных чисел

Примеры:

Разложить на простые множители число 911250. Решение. Используя признаки делимости, заключаем, что заданное число делится на 2; 3; 5; имеем

Множество действительных чисел

или Множество действительных чисел

Выполнить деление (792:132), разложив делимое и делитель на простые множители.
Решение:

Имеем:
Множество действительных чисел

Множество действительных чисел

Значит, Множество действительных чиселМножество действительных чисел

Наибольший общий делитель и наименьшее общее кратное нескольких натуральных чисел

Пусть даны числа 72 и 96. Составим множество А делителей числа 72:

Множество действительных чисел

Составим множество В делителей числа 96:

Множество действительных чисел

Составим пересечение Множество действительных чисел множеств А и В

Множество действительных чисел

Все элементы этого множества называются общими делителями чисел 72 и 96, а наибольший элемент — наибольшим общим делителем. Его обозначают Множество действительных чисел

Итак,

Множество действительных чисел

Так как множество делителей данного числа всегда конечно, то и множество общих делителей нескольких данных чисел конечно. А во всяком конечном множестве натуральных чисел, как мы отмечали выше, есть наибольший элемент. Значит, для любых заданных натуральных чисел можно найти наибольший общий делитель.

Если числа а и b таковы, что Множество действительных чисел то числа а и b называются взаимно простыми. Так, взаимно простыми будут числа 72 и 35 (хотя каждое из них — составное число). В самом деле, множество А делителей числа 72 таково:

Множество действительных чисел

а множество В делителей числа 35 таково:

Множество действительных чисел

Тогда Множество действительных чисел значит, Множество действительных чисел

Если числа разложены на простые множители, то легко найти их наибольший общий делитель. Найдем, например, Множество действительных чисел

Множество действительных чисел

Составим разложение числа Д(3780, 7056) на простые множители. В него должны войти простые множители, которые содержатся как в разложении числа 3780, так и в разложении числа 7056. Если они входят в эти разложения с разными показателями, то берем множитель с меньшим показателем. Число 2 входит в оба разложения: в одно — с показателем 2, а в другое — с показателем 4. Поэтому мы возьмем Множество действительных чисел Аналогично возьмем Множество действительных чисел и 7, а множитель 5 не берем, так как он отсутствует в разложении числа 7056; итак,

Множество действительных чисел

Введем теперь понятия общего и наименьшего общего кратного. Пусть А—множество чисел, кратных 12:

Множество действительных чисел

а В— множество чисел, кратных 18:

Множество действительных чисел

Составим пересечение множеств А и В:

Множество действительных чисел

Элементы множества Множество действительных чисел называют общими кратными чисел 12, 18. Это множество бесконечно, оно не имеет наибольшего элемента, но имеет наименьший элемент — число 36. Это число называется наименьшим общим кратным чисел 12 и 18 и обозначается К (12, 18).

Заметим, что всякое общее кратное чисел 12 и 18 делится без остатка на их наименьшее общее кратное. Вообще, кратное чисел а и b делится на К (а, b). Иными словами, если число m делится нацело на а и на b, то оно делится и на К (а, b). Это замечание часто используется при исследовании вопроса делимости. Так, число 2340 делится на 2, 3, 4, 5, 9, 10. Значит, это число делится и на наименьшее общее кратное указанных чисел, то есть на число 180.

Если числа разложены на простые множители, то легко найти их наименьшее общее кратное. Найдем, например, К (3780, 7056). Выше мы видели, что Множество действительных чиселМножество действительных чисел Составим разложение числа К (3780, 7056). В него должны войти все простые множители, которые входят хотя бы в одно из чисел 3780 и 7056. Если какой-то простой множитель входит в оба разложения, то он берется с наибольшим показателем; имеем

Множество действительных чисел

Воспользовавшись рассмотренным примером, обратим внимание читателя на следующее обстоятельство:

Множество действительных чисел

Можно доказать, что аналогичное равенство справедливо для любых натуральных чисел а и b:

Множество действительных чисел

Если, в частности, числа а и b взаимно простые, т. е. Множество действительных чисел

Это значит, что наименьшее общее кратное двух взаимно простых чисел равно произведению этих чисел.

Множество рациональных чисел

Обыкновенные дроби

Напомним основные сведения об обыкновенных дробях, т. е. о числах вида Множество действительных чисел где m и n — натуральные числа.

Пусть дана обыкновенная дробь Множество действительных чисел Число m называется числителем дроби, n—знаменателем. В частности, n может быть равным 1. В этом случае обычно не пишут Множество действительных чисел а пишут просто m, т. е. всякое натуральное число

можно представить в виде обыкновенной дроби со знаменателем 1. Отсюда следует, что множество N всех натуральных чисел и множество Р всех обыкновенных дробей связаны отношением включения Множество действительных чисел

Две дроби Множество действительных чисел считаются равными, если Множество действительных чисел

Например, равными будут дроби Множество действительных чисел так как Множество действительных чиселМножество действительных чисел

Из определения равенства дроби следует, что равными будут дроби Множество действительных чисел так как Множество действительных чисел Это означает, что если числитель и знаменатель данной дроби умножить или разделить на одно и то же натуральное число, то получится дробь, равная данной. Это свойство называется основным свойством дроби.

Пользуясь основным свойством дроби, иногда можно заменить данную дробь другой — равной данной, но с меньшим числителем и меньшим знаменателем. Такую замену называют сокращением дроби.

В общем случае, сокращение дроби возможно всегда, если числитель и знаменатель не взаимно простые числа. Если числитель и знаменатель — взаимно простые числа, то дробь называется несократимой.

Основная цель сокращения дроби — замена данной дроби равной ей несократимой дробью. Заменим, например, дробь Множество действительных чисел равной ей несократимой дробью. Для этого найдем наибольший общий делитель чисел 36 и 48: Д (36, 48) = 12. Разделив числитель и знаменатель дроби Множество действительных чисел на 12, получим Множество действительных чисел Дробь Множество действительных чиселнесократимая.

Пусть теперь даны две дроби Множество действительных чисел Они имеют разные знаменатели: 5 и 7. Пользуясь основным свойством дроби, можно заменить эти дроби другими, равными им, причем такими, что у полученных дробей будут одинаковые знаменатели. Такое преобразование, называемое приведением дробей к общему знаменателю, часто оказывается полезным. Умножив числитель и знаменатель дроби Множество действительных чисел на 7, получим Множество действительных чисел Умножив числитель и знаменатель дроби Множество действительных чиселна 5, получим Множество действительных чисел

Итак, дроби Множество действительных чисел приведены к общему знаменателю:

Множество действительных чисел

Заметим, что это не единственное решение поставленной задачи: например, дроби можно было привести к общему знаменателю 70:

Множество действительных чисел

и вообще к любому знаменателю, делящемуся одновременно на 5 и на 7.

Рассмотрим еще один пример: приведем к общему знаменателю дроби Множество действительных чисел

Рассуждая, как в предыдущем примере, получим

Множество действительных чисел

Но в данном случае можно привести дроби к общему знаменателю, меньшему, чем произведение знаменателей этих дробей. Найдем наименьшее общее кратное чисел 24 и 30: Множество действительных чисел Имеем Множество действительных чисел поэтому, чтобы записать дробь Множество действительных чиселсо знаменателем 120, надо и числитель, и знаменатель умножить на 5; это число называется дополнительным множителем; итак,

Множество действительных чисел

Далее, имеем 120:30 = 4. Умножив числитель и знаменатель дроби Множество действительных чисел на дополнительный множитель 4, получим

Множество действительных чисел

Дроби Множество действительных чисел приведены к общему знаменателю.

Ясно, что наименьшее общее кратное знаменателей данных дробей является наименьшим возможным общим знаменателем. В дальнейшем нам часто придется приводить дроби к наименьшему общему знаменателю (НОЗ). Перейдем к операциям над обыкновенными дробями. Сложение определяется следующим образом:

Множество действительных чисел

Например, Множество действительных чисел

Если, в частности, Множество действительных чисел то имеем

Множество действительных чисел

Это значит, что для сложения дробей с одинаковым знаменателем достаточно сложить числители, а знаменатель оставить прежним. Например, Множество действительных чисел

Если же складываются дроби с разными знаменателями, то обычно приводят дроби к НОЗ, а потом складываются числители. Например, Множество действительных чисел

Вычитание обыкновенных дробей производится аналогично.

Умножение определяется так:

Множество действительных чисел

Например, Множество действительных чисел

Деление определяется так:

Множество действительных чисел

Например, Множество действительных чисел

Среди обыкновенных дробей различают правильные и неправильные дроби. Дробь Множество действительных чиселназывается правильной, если ее числитель меньше знаменателя, и неправильной, если ее числитель больше знаменателя (заметим, что если числитель и знаменатель дроби равны, т. е. Множество действительных чисел то Множество действительных чиселв этом случае дробь Множество действительных чисел не относят ни к правильным, ни к неправильным).

Рассмотрим неправильную дробь Множество действительных чисел и предположим, что m не кратно n (если m кратно n, то дробь Множество действительных чисел можно заменить натуральным числом) Так как m больше n, то будем делить m на n. Пусть k—неполное частное, а r —остаток, тогда Множество действительных чисел и

Множество действительных чисел

Так как остаток всегда меньше делителя, то Множество действительных чисел правильная дробь. Значит, нам удалось представить неправильную дробь Множество действительных чисел в виде суммы натурального числа k и правильной дроби Множество действительных чисел эта операция называется выделением целой части. Например, Множество действительных чисел Принято сумму натурального числа и правильной дроби записывать без знака сложения, т. е. вместо Множество действительных чисел пишут Множество действительных чисел Такая запись называется смешанным числом.

Итак, мы показали, что всякую неправильную дробь можно записать в виде смешанного числа. Верно и обратное, всякое смешанное число можно записать в виде неправильной дроби. Например,

Множество действительных чисел

или

Множество действительных чисел

Примеры:

Сократить дробь Множество действительных чисел

Решение:

Первый способ. Найдем Множество действительных чисел

Множество действительных чисел

Значит, Множество действительных чисел тогда

Множество действительных чисел

Второй способ. Имеем:

Множество действительных чисел

2.Выполнить действия: Множество действительных чисел

Решение:

Имеем:

Множество действительных чисел

3.Выполнить действия:Множество действительных чисел
Решение. Приведем дроби к НОЗ, для чего найдем наименьшее общее кратное чисел 48, 72 и 90. Имеем Множество действительных чиселМножество действительных чисел Значит, Множество действительных чисел Найдем дополнительные множители для каждой из данных дробей. Так как Множество действительных чисел то дополнительным множителем для первой дроби будет число 15. Аналогично находим, что дополнительным множителем для второй дроби будет Множество действительных чисел а для третьей дроби Множество действительных чисел

Теперь имеем:

Множество действительных чисел

Число 679 не делится ни на 2, ни на 3, ни на 5. Значит, дробь Множество действительных чисел несократима.

4.Выполнить действия: Множество действительных чисел

Решение:

а) Первый способ. Обратим каждое из данных смешанных чисел в неправильную дробь, а затем выполним сложение:

Множество действительных чисел

Для сложения дробей Множество действительных чисел приведем их к НОЗ. Имеем Множество действительных чисел Дополнительным множителем для первой дроби будет число 3, для второй —7. Тогда

Множество действительных чисел

Превратим теперь неправильную дробь Множество действительных чисел в смешанное число:

Множество действительных чисел

Второй способ. Имеем:

Множество действительных чисел

б) В случае умножения и деления смешанных чисел всегда переходят к неправильным дробям. Имеем: Множество действительных чисел тогда

Множество действительных чисел

5.Выполнить действия:

Множество действительных чисел

Решение:

Перепишем данное числовое выражение, определив порядок действий:

Множество действительных чисел

Теперь будем проводить вычисления в указанном порядке: Множество действительных чисел

Множество действительных чиселЗдесь удобно представить число 2 в виде Множество действительных чисел тогда

Множество действительных чисел
Множество действительных чисел

Множество действительных чиселПриведем дроби Множество действительных чисел

Целесообразно представить смешанное число Множество действительных чисел в виде Множество действительных чисел имеем Множество действительных чисел Так как Множество действительных чисел то

Множество действительных чисел

Десятичные дроби

В виде десятичной дроби можно записать правильную дробь, знаменатель которой 10,
100, 1000 и т.д. Например, Множество действительных чисел


Таким же образом можно записывать и смешанные числа. Например, Множество действительных чисел в этих случаях целую часть смешанного числа отделяют запятой от числителя дробной части.
В виде десятичной дроби можно представить не только обыкновенные дроби со знаменателем, кратным 10, некоторые другие обыкновенные дроби, например ,Множество действительных чиселМножество действительных чисел В самом деле, имеем:

Множество действительных чисел

Некоторые обыкновенные дроби нельзя представить в виде десятичных. Например, дробь Множество действительных чисел нельзя записать в виде десятичной, так как ее нельзя привести ни к одному из знаменателей 10, 100, 1000 и т. д. Дробь Множество действительных чисел тоже нельзя привести ни к одному из знаменателей 10, 100, 1000 и т. д. и тем не менее эту дробь можно представить в виде десятичной дроби: сократив дробь Множество действительных чисел получим Множество действительных чисел а Множество действительных чисел

Общий вывод о представлении обыкновенной дроби в виде десятичной таков: если в разложении знаменателя дроби на простые множители содержатся только двойки и пятерки, то эту дробь можно записать в виде десятичной. Если же дробь несократима и в разложение ее знаменателя входят кроме двоек и пятерок другие простые множители, то эту дробь нельзя записать в виде десятичной.

Рассмотрим десятичную дробь 7,234. Имеем

Множество действительных чисел

Значит, в дроби 7,234 содержится 7 единиц, 2 десятых, 3 сотых и 4 тысячных. Вообще в десятичной дроби после запятой может быть сколько угодно разрядов: десятые, сотые, тысячные, десятитысячные и т. д. Дробь 7,234 можно записать так:
Множество действительных чисел

но

Множество действительных чисел

Значит, Множество действительных чисел Таким образом, если к некоторой десятичной дроби приписать справа нуль или несколько нулей, то получится равная ей дробь. Если десятичная дробь оканчивается одним или несколькими нулями, то эти нули можно отбросить — получится равная ей дробь.

Сложение и вычитание. При сложении десятичных дробей надо записать их одну под другой так, чтобы одинаковые разряды были друг под другом, а запятая под запятой, и сложить числа так, как складывают натуральные числа. Сложим, например, дроби 12,7 и 3,442. Первая дробь содержит одну цифру после запятой, а вторая—три. Чтобы выполнить сложение, преобразуем первую дробь к виду, когда после запятой имеется 3 цифры: 12,7 = 12,700, тогда

Множество действительных чисел

Аналогично выполняется вычитание десятичных дробей. Вычтем для примера из 13,1 десятичную дробь 0,37:

Множество действительных чисел

Умножение. Пусть нужно перемножить десятичные дроби 1,12 и 2,3. Имеем:

Множество действительных чисел

Но можно было выполнить умножение и не переходя к обыкновенным дробям: достаточно выполнить умножение заданных чисел, не обращая внимания на запятые (как натуральные числа), а затем в результате отделить справа запятой столько цифр, сколько их стоит после запятой в обоих множителях вместе.

Например, умножим 2,7 на 1,3. Имеем Множество действительных чисел Запятой отделим справа две цифры, ибо у сомножителей после запятой по одной цифре. В итоге получаем Множество действительных чисел

Если в произведении получается меньше цифр, чем надо отделить запятой, то впереди пишут несколько нулей. Например,

Множество действительных чисел

Рассмотрим еще умножение десятичной дроби на 10, 100, 1000 и т. д. Пусть нужно умножить дробь 12,733 на 10. Имеем Множество действительных чиселОтделив справа запятой три цифры, получимМножество действительных чиселНо 127,330= 127,33. Значит,

Множество действительных чисел

Таким образом, умножение десятичной дроби на 10 сводится к переносу запятой на одну цифру вправо.

Вообще, чтобы умножить десятичную дробь на 10, 100, 1000, надо в этой дроби перенести запятую вправо на 1, 2, 3 цифры.

Деление. Пусть нужно разделить дробь 22,1 на 13. Деление выполняется так же, как деление натурального числа на натуральное. Запятую в частном ставят после того, как закончено деление целой части:

Множество действительных чисел

Если целая часть делимого меньше делителя, то в ответе получается ноль целых, например:

Множество действительных чисел

Рассмотрим теперь деление десятичной дроби на десятичную. Пусть нужно разделить 2,576 на 1,12. Умножим делимое и делитель на 100—от этого частное не изменится. Тогда нужно будет разделить дробь 257,6 на натуральное число 112, т.е. задача сводится к уже рассмотренному случаю

Множество действительных чисел

Как в множестве натуральных чисел деление не всегда выполнимо, так оно не всегда выполнимо и в множестве десятичных дробей. В таких случаях переходят к обыкновенным дробям. Разделим для примера 2,8 на 0,09:

Множество действительных чисел

В результате получается так называемая бесконечная десятичная дробь. Выполним деление, перейдя к обыкновенным дробям:

Множество действительных чисел

Может оказаться так, что одни числа записаны в виде обыкновенных дробей, другие в виде смешанных чисел, третьи — в виде десятичных дробей. При выполнении действий над такими числами можно поступать по-разному: 1) обратить десятичные дроби в обыкновенные и применить правила действий над обыкновенными дробями; 2) обратить обыкновенные дроби и смешанные числа в десятичные дроби (если это возможно) и применить правила действий над десятичными дробями.

Пример:

Найти значение выражения

Множество действительных чисел

Решение:

Множество действительных чисел Здесь удобнее записать Множество действительных чисел в виде десятичной дроби: Множество действительных чисел Тогда

Множество действительных чисел

Множество действительных чисел В случае деления чаще переходят к обыкновенным дробям, где деление всегда выполнимо:

Множество действительных чисел

Числовая прямая. Отрицательные числа. Модуль числа

Проведем прямую, отметим на ней точку О, которую примем за начало отсчета, выберем единичный отрезок OI и зададим направление В этом случае говорят, что задана числовая прямая. Каждому из чисел, соответствует одна точка числовой прямой. Пусть, например, дано число 3. Отложим от точки О в заданном направлении единичный отрезок три раза, получим точку А — эта точка и соответствует числу 3. Возьмем еще число Множество действительных чиселОтложим от точки О в заданном направлении единичный отрезок четыре раза, а затем еще у часть отрезка, получим точку В — она и соответствует числу Множество действительных чисел

Если точка М числовой прямой соответствует некоторому числу r, то это число называется координатой точки; в таком случае пишут Множество действительных чисел Так, для точек I, А, В (рис. 5) можно указать их координаты Множество действительных чисел Множество действительных чиселКоординатой точки О считается число ноль.

Отложим теперь три раза единичный отрезок от точки О в направлении, противоположном заданному. Получим точку Множество действительных чиселсимметричную точке А относительно начала отсчета О. Координатой точки А является число 3, координату точки Множество действительных чисел записывают так: Множество действительных чисел и читают «минус 3». Аналогично, координатой точки Множество действительных чиселсимметричной точке В на рис. 5, считается число Множество действительных чисел Числа 3 и Множество действительных чисел называют противоположными. Числа, расположенные на числовой прямой в заданном направлении, называют положительными; так, Множество действительных чисел положительные числа. Положительные числа пишут иногда со знаком «плюс»: Множество действительных чисел Числа, расположенные на прямой, в направлении, противоположном заданному, называют отрицательными, так, Множество действительных чисел отрицательные числа. Число 0 не считается ни положительным, ни отрицательным, оно отделяет на числовой прямой положительные числа от отрицательных.

Заданное направление на числовой прямой называют положительным (обычно оно идет вправо), а направление, противоположное заданному,— отрицательным.

Модулем числа называется расстояние от начала отсчета до точки, которая соответствует этому числу. Так, числу 3 соответствует точка А (рис. 5). Она удалена от точки О на расстояние, равное трем. Значит, модуль числа 3 (он обозначается Множество действительных чисел равен 3, т. е. Множество действительных чисел Аналогично Множество действительных чисел Числу — 3 соответствует точка Множество действительных чисел Она удалена от точки О на расстояние, равное трем. Значит, Множество действительных чисел Аналогично, Множество действительных чисел

Модуль любого положительного числа равен самому этому числу, модуль любого отрицательного числа равен числу, ему противоположному, модуль числа 0 равен 0.

Правила действий над положительными и отрицательными числами. Сумма двух отрицательных чисел есть число отрицательное. Чтобы найти модуль суммы, надо сложить модули слагаемых. Найдем для примера значение суммы Множество действительных чиселТак как Множество действительных чисел

Сумма двух чисел с разными знаками есть число, которое имеет тот же знак, что и слагаемое с большим модулем. Чтобы найти модуль суммы, надо из большего модуля вычесть меньший. Сложим для примера числа 12 и —7. Имеем: Множество действительных чисел значит, модуль суммы равен 5. Так как 12 больше 7, то сумма чисел 12 и —7 будет положительна: Множество действительных чисел

Найдем еще значение суммы Множество действительных чисел Здесь Множество действительных чиселМножество действительных чисел значит, Множество действительных чисел

Чтобы из одного числа вычесть другое, надо к уменьшаемому прибавить число, противоположное вычитаемому.

Например:

Множество действительных чисел

Произведение (частное) двух отрицательных чисел есть число положительное, произведение (частное) двух чисел с разными знаками есть число отрицательное. Чтобы найти модуль произведения (частного), надо перемножить (разделить) модули этих чисел.

Например:

Множество действительных чисел

Множество рациональных чисел

Мы рассмотрели множество N всех натуральных чисел. Обозначим через Множество действительных чиселмножество всех чисел, противоположных натуральным:

Множество действительных чисел

Если объединить множества Множество действительных чисел и одноэлементное множество Множество действительных чисел то получим множество Z всех целых чисел:

Множество действительных чисел

Целые числа—это натуральные числа, числа, противоположные натуральным, и число 0.

Целые и дробные числа (положительные и отрицательные) составляют вместе множество Q рациональных чисел.

Множество N натуральных чисел является подмножеством множества Z целых чисел, а множество Z, в свою очередь, является подмножеством множества Q всех рациональных чисел, т. е. Множество действительных чисел Это можно проиллюстрировать с помощью так называемых «кругов Эйлера» (рис. 6): внутренний круг изображает множество натуральных чисел, средний—целых, а больший — множество рациональных чисел.

Множество действительных чисел

Заметим, что любое рациональное число может быть представлено в виде отношения Множество действительных чисел где m — целое число, а n — натуральное число, причем одно и то же число можно записать таким образом многими способами. Например,

Множество действительных чисел

Среди дробей, изображающих данное рациональное число, имеется одна и только одна несократимая дробь Для целых чисел — это дробь со знаменателем 1.

На множестве рациональных чисел определены операции сложения, умножения, вычитания и деления (кроме деления на ноль), причем для любых рациональных чисел Множество действительных чисел справедливы следующие равенства:

Множество действительных чисел

Для каждого рационального числа а, отличного от нуля, существует и только одно рациональное число х, такое, что Множество действительных чисел Это число х называется обратным числу а и обозначается Множество действительных чисел Например, Множество действительных чиселчисло, обратное числу 3, а Множество действительных чисел—число, обратное числу Множество действительных чиселСправедливо равенство:

Множество действительных чисел

Пример:

Дано множество Множество действительных чисел

Найти Множество действительных чисел

Решение:

В множестве А нет ни одного элемента, являющегося натуральным числом. Значит, пересечение множества А с множеством N всех натуральных чисел пусто: Множество действительных чисел В множестве А имеются три элемента, являющиеся целыми отрицательными числами: это Множество действительных чиселЗначит, Множество действительных чисел

Аналогично получаем Множество действительных чисел

Найдем, наконец, множество Множество действительных чисел Множество А состоит из рациональных чисел Множество действительных чисел значит, Множество действительных чисел

Множество действительных чисел

Иррациональные числа

Было введено понятие числовой прямой. Мы говорили о том, что каждому рациональному числу r соответствует единственная точка М числовой прямой: в таком случае мы писали Множество действительных чисел и называли число г координатой точки М. Естественно, возникает вопрос: верно ли обратное, т. е. любой ли точке числовой прямой соответствует единственное рациональное число—координата этой точки. Ответ на этот вопрос отрицателен: сейчас мы приведем пример точки числовой прямой, которая не имеет рациональной координаты.

Построим на единичном отрезке Множество действительных чисел квадрат Множество действительных чисел и отложим в положительном направлении отрезок ОМ, длина которого равна длине диагонали ОB, т. е. Множество действительных чисел (рис. 7). Утверждаем, что точка М не соответствует никакому рациональному числу.

Множество действительных чисел

Предположим противное, что существует рациональное число r, являющееся координатой точки М. Тогда Множество действительных чисел Но Множество действительных чисел значит, Множество действительных чисел По теореме Пифагора Множество действительных чисел значит, Множество действительных чисел Так как r — положительное рациональное число, то r можно представить в виде несократимой дроби, Множество действительных чисел где m, n—взаимно простые натуральные числа. Теперь имеем Множество действительных чисел Последнее равенство означает, что Множество действительных чисел—четное число. Но тогда и m — четное число, т. е. Множество действительных чисел Подставим выражение 2k вместо m в равенство Множество действительных чисел

Множество действительных чисел

Последнее равенство означает, что Множество действительных чисел—четное число, тогда и n —четное число.

Итак, m.n — четные числа, а это противоречит предположению, что m и n взаимно простые числа. Полученное противоречие означает, что не существует рационального числа r, квадрат которого равен 2, и что построенная точка М не имеет рациональной координаты.

И все-таки естественно считать, что и точка М имеет какую-то координату. Эта координата, как мы видим, не есть рациональное число, это число новой природы — иррациональное, оно обозначается Множество действительных чисел Аналогично можно доказать, что не существует рационального числа, квадрат которого равен 5,7, 10, соответствующие иррациональные числа обозначаются Множество действительных чисел Противоположные числа также иррациональны — они обозначаются Множество действительных чисел

Следует подчеркнуть, что к иррациональным числам приводит не только задача отыскания числа, квадрат которого равен заданному положительному числу. Например, число Множество действительных чисел выражающее отношение длины окружности к диаметру, нельзя представить в виде обыкновенной дроби — это иррациональное число.

Множество действительных чисел

Рациональные и иррациональные числа составляют множество действительных чисел. Каждому действительному числу соответствует единственная точка числовой прямой, каждой точке числовой прямой соответствует единственное действительное число. Таким образом, введя в рассмотрение множество действительных чисел, мы можем каждой точке числовой прямой поставить в соответствие координату точки. Для краткости обычно уславливаются вместо фразы «точка числовой прямой, соответствующая действительному числу а» писать и говорить «точка а». Условимся также, употребляя термин «число а», иметь в виду «действительное число а». Как и для рациональных чисел, вводится понятие модуля действительного числа а—это расстояние точки а от начала отсчета.

Множество действительных чисел принято обозначать буквой R. Так как каждое рациональное число является действительным, то множество Q всех рациональных чисел есть подмножество множества R, т. е. Множество действительных чисел Если обозначить буквой J множество всех иррациональных чисел, то можем записать, что Множество действительных чисел

Из двух чисел а и b меньшим считается то, которое расположено левее на числовой прямой, а большим то, которое расположено правее. Если а меньше b, то пишут Множество действительных чиселесли а больше b, то пишут Множество действительных чисел Согласно этому определению, любое положительное число больше нуля, любое отрицательное число меньше нуля, любое отрицательное число меньше любого положительного числа.

Основываясь на приведенном определении, можно получить следующее утверждение: Множество действительных чисел тогда и только тогда, когда разность а — b—положительное число Множество действительных чисел тогда и только тогда, когда разность а — b—отрицательное число.

Для любых заданных чисел а и b верно одно и только одно из отношений: Множество действительных чисел

Знаки Множество действительных чисел называются знаками строгих неравенств. Иногда используются знаки Множество действительных чисел знаки нестрогих неравенств; запись Множество действительных чисел означает, что верно одно из двух: или число а меньше числа b, или число а равно числу b.

Пример:

Сравнить числа Множество действительных чисел и 0,67.

Решение:

Составим разность Множество действительных чисел и найдем значение этой разности:

Множество действительных чисел

Так как разность отрицательна, то Множество действительных чисел

Для действительных чисел справедливы девять основных законов алгебры, которые сформулированы выше для рациональных чисел.

Числовые промежутки

Возьмем два числа а и b (пусть Множество действительных чисел и отметим их точками на числовой прямой

Множество действительных чисел

(рис. 8). Возьмем произвольную точку х прямой, лежащую между а и b тогда Множество действительных чисел Обычно вместо двух написанных неравенств используют запись в виде двойного неравенства: Множество действительных чисел Рассмотрим множество

Множество действительных чисел

т. е. множество всех таких действительных чисел х, каждое из которых удовлетворяет двойному неравенству Множество действительных чисел Это множество обозначается Множество действительных чисел и называется интервалом. На рис. 9 дано геометрическое изображение интервала Множество действительных чисел

Рассмотрим теперь множество Множество действительных чисел Оно отличается от множества Множество действительных чисел тем, что числа а и b принадлежат множеству Множество действительных чисел но не принадлежат множеству Множество действительных чисел Множество Множество действительных чисел обозначается так: Множество действительных чисели называется отрезком. На рис. 10 дано геометрическое изображение отрезка Множество действительных чисел

Обратите внимание на то, что концы отрезка изображены закрашенными кружками, тогда как концы интервала—светлыми кружками (см. рис. 9 и 10).

Отрезок и интервал — это числовые промежутки. Кроме них, рассматривают такие множества:

Множество действительных чисел Это множество обозначают Множество действительных чисел и называют полуинтервалом (рис. 11).

Множество действительных чисел

На рис. 12 изображен полуинтервал вида Множество действительных чисел соответствующий двойному неравенству Множество действительных чисел

Множество действительных чисел Это множество обозначают Множество действительных чисел интервал от а до плюс бесконечности, или открытый луч, геометрическое изображение дано на рис. 13.

Множество вида Множество действительных чисел обозначают Множество действительных чисел — полуинтервал от минус бесконечности до b, или луч геометрическое изображение дано на рис. 14.

Примеры:

Даны множества Множество действительных чисел

Найти. Множество действительных чисел

Решение:

Изобразим данные числовые промежутки на числовой прямой, используя для множества А верхнюю штриховку, а для

Множество действительных чисел

множества В нижнюю штриховку (рис. 15). Пересечением множествА и В будет промежуток от Множество действительных чиселдо 8 — на нем обе штриховки совпали, Множество действительных чисел

Объединением множеств А и В будет промежуток от —1 до 9 — каждая точка этого промежутка принадлежит, по крайней мере, одному из данных множеств: Множество действительных чисел

2.Представить в виде числового промежутка или в виде объединения двух числовых промежутков множество М, состоящее из таких действительных чисел что

Множество действительных чисел

Решение:

а) Известно, что Множество действительных чисел— это расстояние точки x от начала отсчета. Значит, множество М состоит из всех таких чисел х, которые удалены от начала отсчета на расстояние, меньшее 3. Отметим на числовой прямой точки, которые удалены от начала отсчета на расстояние, равное 3; это точки -3 и 3. Тогда множество М — это интервал от —3 до 3 (рис. 16);

Множество действительных чисел

б) Имеем (рис. 17):

Множество действительных чисел

в) Множество М состоит из всех таких чисел х, которые удалены от начала отсчета на расстояние, большее 2,7. Отметим на числовой прямой точки, которые удалены от начала отсчета на расстояние,

Множество действительных чисел

равное 2,7: это точки -2,7 и 2,7. Тогда множество М состоит из двух промежутков: от Множество действительных чисел (рис 18);

Множество действительных чисел

г) Имеем (рис. 19):

Множество действительных чисел

Множества. Действительные числа

Основные понятия

Понятие множества является одним из основных неопределяемых понятий математики. Под множеством понимают совокупность (собрание, класс:, семейство…) некоторых объектов, объединенных по какому-либо признаку. Так можно говорить о множестве студентов института, о множестве рыб в Черном море, о множестве корней уравнения Множество действительных чисел, о множестве всех натуральных чисел и т. д.

Объекты, из которых состоит множество, называются его элементами. Множества принято обозначать заглавными буквами латинского алфавита Множество действительных чисел, а их элементы — малыми буквами Множество действительных чисел

Если элемент Множество действительных чисел принадлежит множеству Множество действительных чисел, то записывают Множество действительных чисел; запись Множество действительных чисел или Множество действительных чисел означает, что элемент Множество действительных чисел не принадлежит множеству Множество действительных чисел.

Множество, не содержащее ни одного элемента, называется пустым, обозначается символом Множество действительных чисел.

Элементы множества записывают в фигурных скобках, внутри которых они перечислены (если это возможно), либо указано общее свойство, которым обладают все элементы данного множества.

Например, запись Множество действительных чисел означает, что множество Множество действительных чисел состоит из трех чисел 1, 3 и 15; запись Множество действительных чисел означает, что множество Множество действительных чисел состоит из всех действительных (если не оговорено иное) чисел, удовлетворяющих неравенству Множество действительных чисел.

Множество Множество действительных чисел называется подмножеством множества Множество действительных чисел, если каждый элемент множества Множество действительных чисел является элементом множества Множество действительных чисел. Символически это обозначают такМножество действительных чиселМножество действительных чисел включено в Множество действительных чисел») или Множество действительных чисел («множество Множество действительных чисел включает в себя множество Множество действительных чисел»).

Говорят, что множества Множество действительных чисел и Множество действительных чисел равны или совпадают, и пишут Множество действительных чисел, если Множество действительных чисел и Множество действительных чисел. Другими словами, множества, состоящие из одних и тех же элементов, называются равными.

Объединением (или суммой) множеств Множество действительных чисел и Множество действительных чисел называется множество, состоящее из элементов, каждый из которых принадлежит хотя бы одному из этих множеств. Объединение (сумму) множеств обозначают Множество действительных чисел (или Множество действительных чисел). Кратко можно записать Множество действительных чисел или Множество действительных чисел.

Пересечением (или произведением) множеств Множество действительных чисел и Множество действительных чисел называется множество, состоящее из элементов, каждый из которых принадлежит множеству Множество действительных чисел и множеству Множество действительных чисел. Пересечение (произведение) множеств обозначают Множество действительных чисел (или Множество действительных чисел). Кратко можно записать Множество действительных чисел Множество действительных чисел и Множество действительных чисел

В дальнейшем для сокращения записей будем использовать некоторые простейшие логические символы:

Множество действительных чисел — означает «из предложения Множество действительных чисел следует предложение Множество действительных чисел»;

Множество действительных чисел — «предложения Множество действительных чисел и Множество действительных чисел равносильны», т. е. из Множество действительных чисел следует Множество действительных чисел и из Множество действительных чисел следует Множество действительных чисел;

Множество действительных чисел — означает «для любого», «для всякого»;
Множество действительных чисел — «существует», «найдется»;
Множество действительных чисел — «имеет место», «такое что»;
Множество действительных чисел — «соответствие».

Например: 1) запись Множество действительных чисел означает: «для всякого элемента Множество действительных чисел имеет место предложение Множество действительных чисел»;

2)Множество действительных чисел или Множество действительных чисел; эта запись определяет объединение множеств Множество действительных чисел и Множество действительных чисел.

Другие темы по высшей математике возможно вам они будут полезны:

Цилиндрические поверхности
Поверхности вращения
Числовые множества
Числовые промежутки

Решение заданий и задач по предметам:

Дополнительные лекции по высшей математике:

  1. Тождественные преобразования алгебраических выражений
  2. Функции и графики
  3. Преобразования графиков функций
  4. Квадратная функция и её графики
  5. Алгебраические неравенства
  6. Неравенства
  7. Неравенства с переменными
  8. Прогрессии в математике
  9. Арифметическая прогрессия
  10. Геометрическая прогрессия
  11. Показатели в математике
  12. Логарифмы в математике
  13. Исследование уравнений
  14. Уравнения высших степеней
  15. Уравнения высших степеней с одним неизвестным
  16. Комплексные числа
  17. Непрерывная дробь (цепная дробь)
  18. Алгебраические уравнения
  19. Неопределенные уравнения
  20. Соединения
  21. Бином Ньютона
  22. Число е
  23. Непрерывные дроби
  24. Функция
  25. Исследование функций
  26. Предел
  27. Интеграл
  28. Двойной интеграл
  29. Тройной интеграл
  30. Интегрирование
  31. Неопределённый интеграл
  32. Определенный интеграл
  33. Криволинейные интегралы
  34. Поверхностные интегралы
  35. Несобственные интегралы
  36. Кратные интегралы
  37. Интегралы, зависящие от параметра
  38. Квадратный трехчлен
  39. Производная
  40. Применение производной к исследованию функций
  41. Приложения производной
  42. Дифференциал функции
  43. Дифференцирование в математике
  44. Формулы и правила дифференцирования
  45. Дифференциальное исчисление
  46. Дифференциальные уравнения
  47. Дифференциальные уравнения первого порядка
  48. Дифференциальные уравнения высших порядков
  49. Дифференциальные уравнения в частных производных
  50. Тригонометрические функции
  51. Тригонометрические уравнения и неравенства
  52. Показательная функция
  53. Показательные уравнения
  54. Обобщенная степень
  55. Взаимно обратные функции
  56. Логарифмическая функция
  57. Уравнения и неравенства
  58. Положительные и отрицательные числа
  59. Алгебраические выражения
  60. Иррациональные алгебраические выражения
  61. Преобразование алгебраических выражений
  62. Преобразование дробных алгебраических выражений
  63. Разложение многочленов на множители
  64. Многочлены от одного переменного
  65. Алгебраические дроби
  66. Пропорции
  67. Уравнения
  68. Системы уравнений
  69. Системы уравнений высших степеней
  70. Системы алгебраических уравнений
  71. Системы линейных уравнений
  72. Системы дифференциальных уравнений
  73. Арифметический квадратный корень
  74. Квадратные и кубические корни
  75. Извлечение квадратного корня
  76. Рациональные числа
  77. Иррациональные числа
  78. Арифметический корень
  79. Квадратные уравнения
  80. Иррациональные уравнения
  81. Последовательность
  82. Ряды сходящиеся и расходящиеся
  83. Тригонометрические функции произвольного угла
  84. Тригонометрические формулы
  85. Обратные тригонометрические функции
  86. Теорема Безу
  87. Математическая индукция
  88. Показатель степени
  89. Показательные функции и логарифмы
  90. Множество
  91. Числовые множества
  92. Преобразование рациональных выражений
  93. Преобразование иррациональных выражений
  94. Геометрия
  95. Действительные числа
  96. Степени и корни
  97. Степень с рациональным показателем
  98. Тригонометрические функции угла
  99. Тригонометрические функции числового аргумента
  100. Тригонометрические выражения и их преобразования
  101. Преобразование тригонометрических выражений
  102. Комбинаторика
  103. Вычислительная математика
  104. Прямая линия на плоскости и ее уравнения
  105. Прямая и плоскость
  106. Линии и уравнения
  107. Прямая линия
  108. Уравнения прямой и плоскости в пространстве
  109. Кривые второго порядка
  110. Кривые и поверхности второго порядка
  111. Числовые ряды
  112. Степенные ряды
  113. Ряды Фурье
  114. Преобразование Фурье
  115. Функциональные ряды
  116. Функции многих переменных
  117. Метод координат
  118. Гармонический анализ
  119. Вещественные числа
  120. Предел последовательности
  121. Аналитическая геометрия
  122. Аналитическая геометрия на плоскости
  123. Аналитическая геометрия в пространстве
  124. Функции одной переменной
  125. Высшая алгебра
  126. Векторная алгебра
  127. Векторный анализ
  128. Векторы
  129. Скалярное произведение векторов
  130. Векторное произведение векторов
  131. Смешанное произведение векторов
  132. Операции над векторами
  133. Непрерывность функций
  134. Предел и непрерывность функций нескольких переменных
  135. Предел и непрерывность функции одной переменной
  136. Производные и дифференциалы функции одной переменной
  137. Частные производные и дифференцируемость функций нескольких переменных
  138. Дифференциальное исчисление функции одной переменной
  139. Матрицы
  140. Линейные и евклидовы пространства
  141. Линейные отображения
  142. Дифференциальные теоремы о среднем
  143. Теория устойчивости дифференциальных уравнений
  144. Функции комплексного переменного
  145. Преобразование Лапласа
  146. Теории поля
  147. Операционное исчисление
  148. Системы координат
  149. Рациональная функция
  150. Интегральное исчисление
  151. Интегральное исчисление функций одной переменной
  152. Дифференциальное исчисление функций нескольких переменных
  153. Отношение в математике
  154. Математическая логика
  155. Графы в математике
  156. Линейные пространства
  157. Первообразная и неопределенный интеграл
  158. Линейная функция
  159. Выпуклые множества точек
  160. Система координат