定義 : 実数の集合が上に有界 bounded from above ・ 実数の集合の上界 upper bound 



 →【はじめに読む定義】
 →【厳密な定義−予備知識なしに】
 →【論理にこだわって…】


【はじめに読む定義】


・「上に有界でない実数の集合》」とは、

  「属してる元は、すべて、この実数以下」

 と言えない《実数の集合》。

 【例】 自然数をすべてあつめた集合N (アルキメデスの原理)

・「上に有界な《実数の集合》」とは、

  「属してる元は、すべて、この実数以下」

 と言える《実数の集合》。
 
 《この実数》を、その《実数の集合》の上界と呼ぶ。

 
* 上界が存在する「実数の集合」(上に有界な「実数の集合」)もあれば、
  上界が存在しない「実数の集合」(上に有界でない「実数の集合」)もある。

  上界が存在する「実数の集合」(上に有界数列)に限ってみても、
  その上界は、
  複数存在するかもしれないし、
  無数に存在するかもしれない。





【類概念・関連概念】

適用対象を一般化:順序集合の部分集合が「上に有界」であることの定義/順 序集合の部分集合の上界の定義 
適用対象を具体化:上に有界な数列/数列の上界/上に有界な1変数 関数 
          自然数をすべてあつめた集合Nは「上に有界でない《実数の集合》」(アルキメデスの原理)    
概念を複雑化  :上限sup/有界  
双対概念下界・下に有界 










[文献]
 ・杉浦『解析入門I』§1実数[2]順序-定義1(pp.5-6)
 ・高木『解析概論』§3.数の集合・上限・下限(pp.4-5)
 ・笠原『微分積分学』1.1実数(p.5)
 ・小平『解析入門I』§1.5-a上限下限(pp.36-7.)
 ・ルディン『現代解析学』1.33(p.12)
 ・小林昭七『微分積分読本:1変数』 1章4-[上界下界上限下限](p.8):数直線上に図解
 ・神谷浦井『経済学のための数学入門』定義2.1.2(p.59):順序集合全般において。
 ・本橋『新 しい論理序説』5.3a例1(p.91):論理記号での表現。


 ・吹田・新保『理工系の微分積分学』(p.3)


→[上に有界な「実数の集合」冒頭]
→[トピック一覧:実数における順序概念]  
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【厳密な定義】


・「実数Mは、《実数の集合》A上界upper boundである」

 とは、

  実数Mが、
    「どの『Aに属す実数』を選んでxに代入しても、xM が成り立つ」
       xA ( xM )   
  を満たす

 ということ。


・「《実数の集合》Aは、上に有界bounded from aboveである」とは、

 「《実数の集合》A上界upper bound」が最低一個は存在する

 ということ、

 つまり、

 | この実数Mに代入すると、
 |  「どの『Aに属す実数』を選んでxに代入しても、xM が成り立つ」 
 |     xA ( xM )
 | が真になる

 と言える《この実数》が最低一個は存在する

       MR xA ( xM )  

 ということ。





【類概念・関連概念】

適用対象を一般化:順序集合の部分集合が「上に有界」であることの定義/順序集合の部分集合の上界の定義 
適用対象を具体化:上に有界な数列/数列の上界/上に有界な1変数関数 
概念を複雑化  :上限sup/有界  
双対概念下界・下に有界 










実数体は、順序集合の特殊例(実数体の定義を見よ)。

左記の、実数体の部分集合に関する「上界」「上に有界」の定義は、
一般の順序集合(X,≦)における「上界」「上に有界」の定義を、
そのまま、(R,≦)に適用したもの。








・「実数Mは、《実数の集合》A上界upper boundでない」

 とは、

  集合Aに「M より大きな実数」が最低一個は属している 
                xA ( xM )   

 ということ。


・「《実数の集合》Aは、上に有界bounded from aboveでない」とは、

 どの実数Mに代入しても、
   「 集合Aに『Mより大きな実数』が最低一個は属している」 
 が真になる

   MRx (  Mx ) 

 ということ。



→[上に有界な「実数の集合」冒頭]
→[トピック一覧:実数における順序概念]  
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【論理にこだわって…】


 





【設定】


 R
: 実数体  
 ≦: 実数体の定義によって、
    実数体R上に定められている順序関係(特に全順序となるよう定められている)。
    もちろん、実数体R順序""とを組み合わせた(R,)は、順序集合
    (実数体の定義によって、(R,)は、特に、全順序集合となるよう定められている)


 変数 M : 実数を代入。 議論領域は、R。 
 変項A: 「実数の集合」すなわち「R部分集合」を代入。ただし、空集合は除く。
     議論領域は、「あらゆる『実数の集合』をあつめた集合」(Rベキ集合)から空集合を除いた範囲
           すなわち、 ドイツ大文字B(R)φ
   実数の集合。Rの部分集合。
 変数 x : 集合A属す実数を代入。議論領域は集合 A






  

【上界】


 変項A,Mを組み込んだ2項述語・2変項命題関数

  「Mは、A上界upper boundである」
      A議論領域: ドイツ大文字B(R)φ  すなわち、あらゆる『実数の集合』をあつめた集合」(Rベキ集合)から空集合を除いた範囲
      M議論領域R  
 
 は、
   xA ( xM )   …()  〔読み下し例〕  A,Mが「任意(すべて)のA属す実数xに対して xM」を満たす。
 で定義される。 
 
 ()は、
 変項 x,M を組み込んだ2項述語・2変項命題関数 「  xM 」の変項 x を、xA  で束縛したもの。
 変項は、
  ・「  xM 」のなかで、 xA  で束縛されずに残ったM
  ・xA  のなかのA 
 の二つだから、
 2項述語・2変項命題関数となる。

【上に有界】


 変項Aだけの1項述語・1変項命題関数

  「Aは、(Rのなかで)上に有界bounded from above
      A議論領域: ドイツ大文字B(R)φ  Rベキ集合から空集合を除いた範囲
 
 は、

   MR xA ( xM )   …() 
 
   〔読み下し例〕
    実数の集合Aに対して、ある実数Mが存在して、
    A,Mが「任意(すべて)のA属す実数xに対して xM」を、満たす。

 ()は、
 変項 x,M を組み込んだ2項述語・2変項命題関数 「 xM 」の変項 x,M を、
 MR xA  で束縛したもの。

 「  xM 」のなかの変項 x,M はどちらも束縛されてしまったが、
 MR xA  のなかのA変項であるから、
 1項述語・1変項命題関数






【類概念・関連概念】

適用対象を一般化:順序集合の部分集合が「上に有界」であることの定義/順序集合の部分集合の上界の定義 
適用対象を具体化:上に有界な数列/数列の上界/上に有界な1変数関数 
          自然数をすべてあつめた集合Nは「上に有界でない《実数の集合》」(アルキメデスの原理) 
概念を複雑化  :上限sup/有界  
双対概念下界・下に有界 










実数体は、順序集合の特殊例(実数体の定義を見よ)。

左記の、実数体の部分集合に関する「上界」「上に有界」の定義は、
一般の順序集合(X,≦)における「上界」「上に有界」の定義を、
そのまま、(R,≦)に適用したもの。






【上界でない】


実数Mが、「(Rのなかでの)集合A上界」ではないとは、
 Mx を満たすxAが存在する、つまり、xA ( Mx ) を満たすこと。

 なぜ?

  全称記号の否定だから、
    ¬  xA ( xM )  は、 xA ( ¬ ( xM ) ) であり、
    ¬ ( xM ) は Mx だから、
     xA ( ¬ ( xM ) )は、 xA ( Mx ) である。 

【上に有界でない】


・集合Aが「(Rのなかで)上に有界」ではないとは、
  「(Rのなかでの)集合Aの上界」が存在しないことを言うが、
  このことは、
   いかなる実数Mにたいしても、あるxAが存在して、Mxを満たすこと
     MRx (  Mx ) 
  にほかならない。

 なぜ?

  「集合Aが(Rのなかで)上に有界ではない」とは 
    ¬ ( MR xA ( xM ) )
  であり、
  これは、MR   ¬xA ( xM ) )    と書きかえられ(∵存在命題の否定)、 
  さらに、これは、MRx ( ¬xM ) ) と書きかえられ(∵全称命題の否定)、
  そして、これは、MRx (  Mx ) と書きかえられるから。






【具体例】

 ・自然数をすべてあつめた集合Nは「上に有界でない《実数の集合》」(アルキメデスの原理) 







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→[トピック一覧:実数における順序概念]  
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