其实在历史上,首先是一个希腊数学家“
欧多克索斯”首先公布的,早于阿基米德100年。阿基米德本人也在手稿中坦言了这一点,但是遵从传统,一般称之为“阿基米德公理(性质)”。
由于阿基米德性质与柯西收敛准则共同反映了实数的连续性,所以可以用实数的连续性公理——
戴德金定理来证明二者。
其中
柯西收敛准则的证明可参考相应词条,以下只通过戴德金定理来证明阿基米德性质。
根据
上界的定义,y是数集{nx}的一个上界,这里n=1、2、3、……。取{nx}的所有上界作为集合B,并把B在实数集R中的补集记为A,则:
③由取法可知,对B中的任一元素b,都有b≥nx。而因A中的元素都不是{nx}的上界,故对A中的任一元素a,在数集{nx}中存在某个数n0x,满足a
由戴德金定理得,存在唯一实数ξ,使ξ是A中最大值,或是B中最小值。
若ξ是B中的最小值,则根据数集B的定义,nx≤ξ。
若ξ是A中的最大值,则同样可以得出nx≤ξ。否则,假设有某个n0x>ξ,那么n0x∈B。
∵n0+1>n0,x>0,由不等式的性质可知(n0+1)x>n0x
但由数集B的定义,数集B中的任何一个元素都不小于nx,这里n=1、2、3、……而(n0+1)x∈{nx},所以属于数集B的n0x也将不小于(n0+1)x,这样一来便产生了矛盾。
∴无论是哪种情况,都有nx≤ξ,n=1、2、3、……
取 ,则
∴存在自然数 和 ,满足
或
∵
而
∴有 ,矛盾
∴一定存在正整数N,使Nx>y成立,阿基米德性质得证。
推论
设a是任一正实数,则存在正整数n,使不等式a
证明: