Dedekindův řez
Dedekindův řez je matematický pojem z oboru teorie množin, který je využíván při množinové konstrukci číselného oboru reálných čísel. Pojem je pojmenován po německém matematikovi Richardu Dedekindovi, jako první však reálná čísla s pomocí této konstrukce definoval francouzský matematik Joseph Bertrand v roce 1849.[1]
Definice
editovatDedekindův řez je každá dolní množina v lineárně uspořádané množině, která obsahuje své supremum, pokud toto supremum existuje.
Motivace
editovatV rámci teorie množin jsou všechny číselné obory konstruovány jako množiny – každé číslo je množina. Tyto množiny je třeba volit tak, aby jejich vzájemné vztahy odpovídaly intuitivním představám o daném číselném oboru.
Například přirozená čísla jsou v teorii množin konečná ordinální čísla uspořádaná relací "být podmnožina" .
Racionální čísla jsou konstruována jako uspořádané dvojice celých čísel s uspořádáním, které přesně odpovídá naší představě o tom, které racionální číslo je větší a které menší.
Reálná čísla je třeba zkonstruovat tak, aby beze zbytku vyplňovala číselnou osu – to znamená, aby každá neprázdná omezená množina měla v tomto číselném oboru supremum a infimum.
Dá se ukázat (vyplývá to například z poněkud obecněji pojaté MacNeilleovy věty), že množina všech Dedekindových řezů na množině racionálních čísel přesně odpovídá těmto požadavkům – lze ji použít jako izomorfní kopii číselného oboru reálných čísel.
Konstrukce zúplnění
editovatDedekindův řez je pro lineárně uspořádanou množinu (tedy i pro racionální čísla uspořádaná podle velikosti) pojem ekvivalentní s pojmem stabilní množina.
Množina všech stabilních podmnožin nějaké množiny je úplný svaz. To znamená, že je uzavřen na suprema a infima – je to tedy vhodný kandidát na „zúplnění“ o suprema a infima, které je třeba provést. Navíc, pokud je lineárně uspořádaná, pak je také lineárně uspořádaná (relací ).
Definujeme-li zobrazení předpisem , dostáváme izomorfní vnoření do . Toto vnoření zachová suprema a infima, pokud existovala již v . Pokud v neexistovala, pak v již (pro izomorfní obraz) existují.
Speciálně pro racionální čísla je izomorfní s naší intuitivní představou o vlastnostech reálných čísel.
Příklady
editovatMnožina má supremum v - platí . Tato množina se pomocí výše uvedeného zobrazení převede na množinu a její supremum je . Supremum tedy zůstalo zachováno i při tomto zobrazení.
Množina nemá v supremum, ale pomocí výše uvedeného zobrazení jej v získá: má supremum , které není obrazem žádného prvku z .
Vysvětlení pro laiky
editovatJednoduše řečeno je Dedekindův řez zákonitost, která říká, že když „řízneme“ do číselné osy v náhodném místě, získáme nějaké číslo, které se v tom místě nachází. Neplatí tedy u všech číselných oborů.
Odkazy
editovatReference
editovatV tomto článku byl použit překlad textu z článku Joseph Bertrand na anglické Wikipedii.
- ↑ SPALT, Detlef D. Eine kurze Geschichte der Analysis. SpringerLink. 2019. Dostupné online [cit. 2023-11-20]. DOI 10.1007/978-3-662-57816-2. (německy)
Související články
editovatExterní odkazy
editovat- Dedekindův řez v encyklopedii MathWorld (anglicky)