Um Curso de Cálculo, Volume 1

Hamilton Luiz Guidorizzi · Capítulo 103 de 111

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Um Curso de Cálculo, Volume 1

Apêndice F Construção do Corpo Ordenado dos Números Reais

F.1 Definição de Número Real

 

Definição. Seja a um subconjunto de ℚ. Dizemos que a é um número real se satisfaz as

condições:

(R1) α ≠ ϕ e α ≠ ℚ.

(R2) ∀p, q ∈ ℚ, se p ∈ α e q < p; então q ∈ α.

(R3) α não tem máximo.

 

A ideia que está por trás de tal definição é a de caracterizar um número

real pelo conjunto de todos os números racionais que o precedem. Pela definição acima, estamos representando um número real α pelo conjunto dos racionais que o precedem.

Exemplo 1

α = { p ∈ ℚ| p < 2} é um número real. De fato:

(R1) α ≠ ϕ, pois, 0 ∈ α.

α ≠ ℚ, pois, 5 ∈ ℚ e 5 ∉ α.

(R2) Sejam p, q racionais quaisquer, com p ∈ α e q < p. Temos:

p ∈ α ⇔ p < 2.

De p < 2 e q < p, segue q < 2, logo, q ∈ α.

(R3) α não tem máximo (verifique).

Assim, o conjunto α = { p ∈ ℚ| p < 2} satisfaz as condições (R1),

(R2) e (R3); logo, é número real.

Seja r um número racional qualquer. Deixamos a seu cargo a tarefa

de verificar que o conjunto { p ∈ ℚ| p < r} é um número real. Tal

número real será indicado por r*:

r* = { p ∈ ℚ| p < r} (r racional).

 

Exemplo 2

α 2 = ℚ _ ∪ { p ∈ ℚ | p < 2} é um número real (quem é α?).

+

De fato:

(R1) α ≠ ϕ, pois, ℚ_ ⊂ α (ℚ_ = {x ∈ ℚ|x ≤ 0})

α ≠ ℚ, pois, 5 ∈ ℚ e 5 ∉ α.

(R2) Sejam p, q dois racionais quaisquer, com p ∈ α e q < p. Temos:

(i) se p ∈ ℚ_, então q ∈ ℚ_, logo, q ∈ α. (ii) se p > 0 e q ≤ 0, então q ∈ α. (iii) se p > 0 e q > 0

De 2 2 p < 2, segue q < 2, logo, q ∈ α.

(R3) Seja p ∈ α, com p > 0. Temos, para todo n ∈ ℕ*,

 

ou

 

Por outro lado,

 

Tomando-se, então, resulta

 

o que mostra que α não tem máximo.

 

Exercícios

 

1. É número real? Justifique a resposta.

2. Seja α um número real e indique por M o conjunto dos racionais que são α

 

cotas superiores de α. Prove que

 

é número real.

 

3. Sejam α e β números reais. Prove que α ∪ β e α ∩ β são, também,

números reais.

 

4. 3 Sejam os números reais α = { p ∈ ℚ | p < 5} e β = { p ∈ ℚ| p < 2}.

Determine α ∩ β e α ∪ β.

 

5. Para cada n ∈ N, seja o número real Complete:

a) α = … 0