最近因為警察執法屢屢發生爭議,星期三的司法及法制委員會也臨時變更議程,加入「警察近期多起執法爭議事件侵害人權」專題報告。
面對因為身分查證而起的爭議,其實贏回民眾信任的方法很簡單,就是 #訂定指定臨檢地點具體準則 、#落實異議程序和追蹤改進 ,還有 #不要動不動拿侮辱公務員罪壓人民。
1️⃣ 建立指定「公共場所、路段及管制站」的具體準則
警察職權行使法第6條第1項第6款規定:「警察於公共場所或合法進入之場所,得對於下列各款之人查證其身分:六、行經指定公共場所、路段及管制站者。」
中壢分局盤查事件的起因,是因為當事人經過被指定的新興路。現任文化部長李永得,幾年前也是在被指定的台北轉運站遭到警方盤查。指定的程序,以及地點是不是合理、範圍有沒有過大,實務上也往往引發爭議。
事實上,警職法第6條第2項明確規定:「前項第六款之指定,以防止犯罪,或處理重大公共安全或社會秩序事件而有必要者為限。其指定應由警察機關主管長官為之。」
因此,指定必須可以達到「防止犯罪或處理重大公共安全或社會秩序事件」的目的,以符合比例原則中的「適當性」要件,還必須是最小侵害的手段(必要性)。
然而,對於公共場所、路段及管制站的指定,警政署迄今沒有具體的指引或標準,全部由警察機關主管長官(分局長以上)自行決定。
為了讓分局長的指定合理適法,我建議警政署考慮建立指定的具體準則,以避免再度發生執法的紛爭。
2️⃣ 系統性追蹤分析異議,持續歸納勤務經驗
警察職權行使法第29條第1項及第2項規定:「義務人或利害關係人對警察依本法行使職權之方法、應遵守之程序或其他侵害利益之情事,得於警察行使職權時,當場陳述理由,表示異議。」、「前項異議,警察認為有理由者,應立即停止或更正執行行為;認為無理由者,得繼續執行,經義務人或利害關係人請求時,應將異議之理由製作紀錄交付之。」
雖然異議涉及警察職權行使界線的判斷,但實務上並沒有系統性地追蹤管考。例如統計異議次數、異議理由和成立與否等等,也難以歸納出常見的案例,更別說作為教案讓員警知道應該怎麼處理。
只有系統性分析蒐集異議的情況,才能知道員警執法會遇到什麼問題,並進而可以建立更具體的指引,明確警察職權行使的界線。
此外,不少人在行使異議權的時候,都遇到員警表示沒有帶異議單、要請同事送過來。甚至連臨檢也有這樣的狀況。
既然異議是警察職權行使法中,人民救濟最基本的程序,出勤時當然也應該準備異議單,以免虛耗時間和警力。
3️⃣ 避免浮濫移送侮辱公務員罪
刑法第140條第1項規定:「於公務員依法執行職務時,當場侮辱或對於其依法執行之職務公然侮辱者,處六月以下有期徒刑、拘役或三千元以下罰金。」
不少民眾在員警值勤時,可能自認沒有做虧心事,並因認為員警作法不當、心有不滿,進而口出惡言,因而被用侮辱公務員罪偵辦。「侮辱公務員罪」甚至可能是這些奉公守法的人,人生中第一次也是最後一次犯罪。
為了知道相關案件的數量和情況,我請警政署研究,最近五個年度,警察移送幾件侮辱公務員罪?有多少是因為盤查而起?而移送之案件,不起訴及無罪之比率多少?
以我當律師的經驗,過去絕大多數的案件中,人民只要和員警發生爭執而言語不慎,就非常可能被認定該當侮辱公務員罪。然而,近年越來越多法院判決,認為行為員警當時既然是在執行職務,勤務行為的良窳,本即屬於可受公評之事,因此判決人民無罪。
除了希望警政署釐清法律適用的狀況,我也希望警政署能好好思考:動輒因口角移送人民,究竟能維護員警尊嚴,還是升高警民對立?
畢竟對經過這一趟司法程序的民眾,無論是有罪或無罪,恐怕都難以重拾對警察的信心。
對於這些問題,警政署陳署長表示,關於盤查指定地點部分,會為警察機關主管長官們訂定指引。異議案件也的確需要進行管考,以知道員警執法有什麼問題。而妨害公務部分,雖然有統計資料,但也沒有追蹤檢討,未來會再改進。 立法委員葉毓蘭 召集委員也當場裁示,希望警政署能夠將相關的建議 #照單全收。
希望這些的改善措施,可以讓員警有明確的執法依據,更把無謂的衝突降到最低。
也只有贏得人民的支持和信任,警察才能在這複雜多變的現代社會中,達成 #社區警政 #控制犯罪 的治安目標。
⚠️ 最後,造成基層員警疲於奔命,甚至執法不擇手段,還有非常重要的制度性因素:#績效 和 #警民比。這些題目要比質詢當天談的盤查執法更深更大,我也會持續追蹤改善。
延伸閱讀:【警政高層負起改革責任,別再演戲假挺基層】
https://www.facebook.com/LawyerHandyChiu/posts/2602932066613836
同時也有1部Youtube影片,追蹤數超過2萬的網紅數學老師張旭,也在其Youtube影片中提到,【摘要】 透過解釋有理數和無理數在實數上的分布狀況,探討了 Dirichlet function 的極限存不存在這個問題 【加入會員】 歡迎加入張旭老師頻道會員 付費訂閱支持張旭老師,協助本頻道發展並獲得會員專屬福利 👉 https://www.youtube.com/channel/UCxBv4...
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110學測數學重點來嘍!!!
1.數與式
有理數與無理數/絕對值的數線意義/算幾不等式。
2.多項式
二次函數(極值,恆正,係數的正負判別)/牛頓定理/勘根/虛根成雙/插值多項式。
3.指對數
圖形/對數的定義題(星等,分貝,地震,ph值)/不等式/首尾數(複利,成長率,內插法)與應用。
4.數列級數
等差等比的混合題型/sigma求和應用/複利求和。
5.排列組合
同物排列/排容原理/選排問題/分組分堆/幾何計數(直線數,三角形數,矩形數…)/二項式定理。
6.機率
古典機率(骰子,銅板,數字問題)/條件機率/貝式定理/獨立事件。
7.數據分析
標準差S/相關係數r/迴歸直線/資料的伸縮平移。
8.三角
定義(廣義角)/正餘弦與應用(面積,中線,分角線,偏線,R,r)/二倍角公式/簡易三角測量。
9.直線與圓
斜率/直線的位置關係與分割/線性規劃/圓與線的位置關係/切線的求法。
10.平面向量
加減法概念/共線理論/內積的性質與應用(長度,夾角,正射影)/兩線求夾角(距離)。
11.空間向量
坐標系的設定/外積與面積體積。
12.空間中的平面直線
平面方程式的處理/兩平面求夾角距離/直線與平面的位置關係(交於一點,平行...)。
13.矩陣
乘法與性質/轉移矩陣的判讀/馬可夫鏈/反矩陣(乘法反元素)
14.二次曲線
定義的應用(尤其是兩種曲線的混合命題,共焦點或共頂點…)/求方程式。
請按照上述重點逐一複習,並找試題演練,必可考得佳績!
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//從傑斯被捕分析網絡言論及行為被捕的四層風險:事先報備:本Page直至所有成員被捕前,都唔會改變本身立場,所以如果有日呢度突然話勇武無撚用,叫大家轉投和理非陣營的話,大家應該知道乜事……//
D100網台主持傑斯被國安處拘捕,理由係佢搞嘅台灣支援義士計劃「千個爸媽,台灣助學」涉嫌洗黑錢同埋資助分裂國家。今日做得時事節目主持,就有預咗被捕嘅心理準備
首先第一樣令我驚嘆嘅自然係,黃絲嘅財力真係大得驚人深不見底,原來傑斯呢個都唔算第一線嘅籌款基金,竟然都輕易籌倒過千萬款項;同之前襲警罪教師楊博文話籌50萬幫屋企人醫病,最後竟然籌咗成587萬一樣。
其實有關籌款有好多是非可以講,例如雖然而家差佬係亂拉人,但我唔覺得律政司會響被捕者資產同籌款總額上面做手腳:即係如果呢啲數係真的話,果位教師有兩個聯名物業竟然都夠膽話家貧要籌旗、「千個爸媽」之前一直比人鬧好難Claim倒錢,但最尾原來有6百萬拎咗去投資股票……實在有點兒那個。
但係基於不分化不割席,加上今日個主題唔係想講呢樣嘢,所以我響度就唔特別深究;我所關注嘅係,究竟作為網台時事節目主持,要承擔嘅風險有幾大。
首先今次警方拘捕傑斯嘅原因係洗黑錢,表面上就唔關佢本身言論事,再加上佢本身嘅知名度,如果以我本人同佢相比的話,當然係蚊脾同牛脾,有排都未拉到我。但,而家國安處所謂「洗黑錢」嘅定義係等同於「大量不明來歷資金眾籌」,試問而家有幾多個時事評論網台或KOL單位,無做過類似籌集課金嘅行為?燒山雖然成日燈,但佢始終對錢銀有關嘅觸覺最敏銳,當日走佬去台灣,最大嘅原因其實就在於燒山曾經搞過相關嘅眾籌(雖然啲錢好多都唔知用咗去邊,然後不了了之),知道政府日後必然會用呢個把柄拉佢。
其次,國安處另一個拘捕傑斯嘅理由係「資助國外分裂勢力」,咁你好自然會諗,下一步必然係會將「發表煽動國家分裂言論」嘅條款包含在內。雖然響法治已死、共慘黨亂咁黎嘅今日,基本上所有反政府言論都可以被屈成港獨,但始終以國安標準黎講剷除威脅都有先後次序:
1. 最高危嘅,當然係支持港獨、台獨言論;除咗獨立,自決、界定香港人係一個民族呢啲言論都包含在內/同埋曾經進行大規模籌款並講到明資助海外流亡人士──基本上要拉一定拉哂呢批先
2. 次高危嘅,係支持勇武抗爭,認為特區政府必須被推翻等,此項言論符合「煽動武力推翻中共及特區政府」/曾經進行大規模籌款資助抗爭者──雖然根據法例,係要包含鼓吹、煽動成份嘅言論先至犯法,但為咗徹底剷除勇武支持者,呢批會響第一批被拉哂之後成為第二批眼中釘;同時當眾籌已被等同洗黑錢嘅時候,就算你資助嘅唔係海外流亡人士,只要筆錢去到百萬元以上,都會響拘捕名單入面
3. 暫時算係安全,但有隱患危機嘅,係要求美國政府制裁中港政府及其官員,又或曾經籌款資助抗爭者──前者雖然未有涉及「武力元素」,未有違反國安法,但都係果句,點樣界定「武力推翻」其實係任共慘黨講,所以當國安有理無理拉咗先嘅時候,無需要感到意外;
至於後者則係延續「眾籌=洗黑錢」嘅定義,當上面班友拉得差唔多,就會再落一層將所有借政治搵大錢嘅人一網打盡。唯一比較安全嘅,應該係用Patreon之類嘅平台間接收錢,以及講到明係提供服務比大家,而唔係暗示拎啲錢去幫抗爭者作為籌旗的的話──因為你係賣服務比人,比錢嘅亦只係買服務而唔係為咗資助某種行動,咁就無得用上述嘅理由檢控。
4. 最後一步,就係將所有批評共產黨、特區政府;為支爆、中國被制裁沾沾自培喜;鼓吹群眾上街,甚至響節目公開叫過「光時五決」、「結束一黨專政」嘅時事KOL一網打盡──去到呢步,都應該包哂所有由勇武本土去到飯民和理非,好多可能響國安法立法後,都自以為無踩紅線好安全嘅黃標KOL在內。
然後你會明白點解黃標KOL,走佬嘅走佬,怕死嘅則改為日日照讀新聞,XXXX甚至驚到連聽眾打上去講「香港共治」都要爆粗鬧番人兼Cut個原因就係咁──無他,呢班黃標KOL都係搵餐晏仔啫,犯不著搵自己嘅安危去搏,係咪?
當然,符合上述條件嘅人未必即刻會被拉,要拉亦未必所有人拉哂,因為一來知名度同籌款數額,都會係國安處考慮優先次序嘅條件,先拉嘅梗係一班能夠造成寒蟬效應嘅頭面人物先啦係咪?
其次,呢個亦係更重要嘅,拉一批唔拉一批,就可以造成內部猜忌,然後又會有班弱智黃屍狗走去「捉鬼」,話「點解呢個成日鬧政府鼓吹勇武抗爭,但一直無被拉?一撚定係鬼!」製造內部分化,呢樣嘢口罩騙徒__世__就最鍾意做。
點都好啦,響五六年前,好多香港人諗都無諗過嘅「以言入罪」時代經已來臨,但正如我之前所講,如果你有去開前線,經歷過無數受傷死亡同被捕危險的話,相比起黎呢啲「文攻恫嚇」根本係濕濕碎;但對於果班一直匿響冷氣房,以為自己響網絡指點江山兼順便CAP下水嘅和理非廢老同看風駛𢃇之徒,就真係好撚大鑊,因為佢地從來無被捕嘅心理準備,亦無諗過要為香港犧牲,響度我奉勸呢班人,政治水唔係易食架;
至於有評論員KOL因為怕死而流亡海外,依點我亦相當體諒,不過走咗的話,你就係響安全地方發表言論,咁就唔撚該唔好對仲留響香港冒險嘅激進派指指點點,尻吹乜撚嘢飯民和理非不合作運動先至係正途──真係正途呀,你就唔會走撚咗去啦!
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【極限篇】(https://www.youtube.com/playlist?list=PLKJhYfqCgNXjkwxSf-xDV47b9ZXDUkYiN)
重點一:極限的直觀定義 (https://youtu.be/hZT2fOcxSJw)
├ 精選範例 1-1 👈 目前在這裡
└ 精選範例 1-2 (https://youtu.be/Ks8BPRYcrKs)
重點二:極限的嚴格定義 (https://youtu.be/gCkhy0aODZk)
重點三:一些基本函數的極限 (上集) (https://youtu.be/qoIOFz1D_W4)
重點四:極限運算定理 (四則運算篇) (https://youtu.be/d6PzP8ApFgk)
重點五:極限運算定理 (合成篇) (https://youtu.be/h2X2yyGyWHQ)
重點六:去零因子求極限 (https://youtu.be/vqoc59G-gRI)
重點七:去絕對值求極限 (https://youtu.be/PYzasrBZWWA)
重點八:高斯符號求極限 (https://youtu.be/EXKQQS17k2Y)
重點九:含無窮符號之極限 (https://youtu.be/RhKkx7DO_kM)
重點十之一:老大比較法 (上):多項式分式 (https://youtu.be/Wr6rkCa1Neo)
重點十之二:老大比較法 (中):指數函數多項式 (https://youtu.be/FYGzcSw0U0s)
重點十之三:老大比較法 (下):叉叉接旨刺 log (https://youtu.be/YbvXCZmmff4)
重點十一:夾擠定理 (https://youtu.be/sTvtt4K85s0)
重點十二:lim_(x→0) sin(x) / x 專論 (https://youtu.be/sVohBWF-6ww)
【連續篇】(https://www.youtube.com/playlist?list=PLKJhYfqCgNXgntIXH9Jrpgo5O6y_--58L)
【微分篇】(https://www.youtube.com/playlist?list=PLKJhYfqCgNXiPgR9GLKtro3CTr6OIgdMg)
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【積分前篇】(https://www.youtube.com/playlist?list=PLKJhYfqCgNXikxrvbQAnPa_l3nFh5m9XK)
【積分後篇】(https://www.youtube.com/playlist?list=PLKJhYfqCgNXhFI6OnDy0la5MqPOnWtoU7)
【數列與級數】(https://www.youtube.com/playlist?list=PLKJhYfqCgNXjcv6ChH_w0Y0WRkdbiP6xY)
【多變數函數的微積分】(https://www.youtube.com/playlist?list=PLKJhYfqCgNXhoWH8tB00L6d3tWMV1l_o8)
【向量微積分】(https://www.youtube.com/playlist?list=PLKJhYfqCgNXhVcuTj1IoCcYsRhJqoHN-y)
【附註】
1. 積分前篇和後篇自 2021 年 5 月起改成買張旭微積分上學期講義解鎖影片
2. 數列與級數以後的章節為下學期內容,為付費課程,購買後在張旭無限教室線上課程平台觀看
張旭微積分上學期講義購買頁面
👉 https://www.changhsumath.cc/calculusBook
張旭微積分下學期課程影片將不會在 YouTube 頻道上免費公開
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2021 年年初,我建置了一個線上課程平台
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【版權宣告】
本影片版權為張旭 (張舜為) 老師所有
嚴禁用於任何商業用途⛔
如果有學校老師在課堂使用我的影片的話
請透過以下聯絡方式通知我讓我知道,謝謝
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有理數無理數定義 在 Re: [中學] 關於無理數和0.999..的疑問- 看板Math 的推薦與評價
※ 引述《ThePeaceMan (TPM)》之銘言:
: 小弟目前讀高一。在高中,老師給出了0.999...=1的證明,但想想總覺彆扭
: ,若上式成立,則1-0.999...=0.00..1(無限小)=0亦成立。
: 由於有理數具有稠密性,故我們可用二分法逼近一個無理數,像根號2介在1
: 與2之間,又有理數的運算具有封閉性(除數不為0),故我們最後能找到m<根號2<n,且
: m,n皆為有理數,兩數與根號2的差距皆為無限小。由0.999...=1的證明中,我們可得
: 知無限小等於0,m=根號2=n,故根號二為有理數?(怪怪的~)懇求大神解惑!
好像晚了(?),無所謂來打一下好了,釐清觀念
p.s. 超長
ThePeaceMan 的問題最主要出在「無限」身上
無限並不是個容易懂的問題
數學家花了很長的時間理解無限的概念
事實上,數學界三大危機(我忘了從哪裡來的名詞)
1. 無理數(無法寫成有有理數比值)
2. 微積分(無限小) 3. 集合論(無限大)
或多或少都跟無限有關係
要徹底解決 ThePeaceMan 的問題
還是直接把數學家定義「無限」的方式,給學過一遍會比較好
A. 正整數
Peano對自然數有個定義
不過就算沒這個定義,自然數大家都懂
(Def) 「有限」的意思,就是總共有n個,n是隨便一個自然數
(Def) 「無限大」的意思,就是比所有自然數都還要大
因此可以立刻得到一個結論
(Prop) 自然數的個數是「無限大」,也就是自然數有無限多個
因為從1開始數,數到n+1就代表自然數的個數比n多,因此由數學歸納法得證
另外,還有個明顯的結論
(Prop) 「無限大」不是自然數
因為如果是,「無限大」等於n,那n+1就比「無限大」還大,矛盾
總結以上,就會得到很神奇的說法:
每個自然數都是有限的,但自然數有無限多個,而且無限大不是自然數
還有個特別容易混淆的地方:
數學歸納法可以證明每個自然數都正確,但不能證明無限大也是正確的
畢竟數學歸納法是倒骨牌,每張骨牌都是都是有編號的,當然都算有限
B. 有理數
數學家有個從正整數生出整數的定義
還有個從整數生出有理數的定義(而且其實兩個差不多)
可是那很麻煩,這邊靠國中直覺就好了
有理數,就是兩個整數a, b的比值(b不能是0)
(Prop) 有理數對加減乘除皆有封閉性
證明很直觀但打字很累我懶
(Prop) 有理數具有稠密性
這個也很直觀,加起來除以二就好
但是會用到有理數一堆其他性質,全部打出來也很多所以不打XD
重點是以下這個
(Prop) 有理數符合阿基米德公理(Archimedean Property)
給定某個有理數 x 和某個正有理數 y > 0
一定有個正整數 n 使得 ny > x
證明上,把分母乘一乘變整數就結束了
這個性質看起來有點冗長,舉例來說就是
不管硬碟(x)有多大,檔案(y)有多小,只要檔案夠多(n),一定能把硬碟撐爆
所以現在來討論有理數版本的無限
(Def) 「有限」即為任意有理數
(Def) 「(正)無限大」的意思是比任何有理數都還要大
(Def) 「(正)無限小」的意思是比0大,但比任何正有理數還要小
根據阿基米德公理,立刻可以得到
(Prop) 「無限大」和「無限小」通通不是無理數
因為只要把「無限大」當硬碟,或是把「無限小」當檔案,就得到矛盾了
值得注意的是,其實無限小的定義可以改成
(Def) 「無限小2」的意思是大於等於0,但比任何正有理數還要小
那很容易證明「無限小2」就是0,跟V大說法一致
另外,有個必須提的地方,那就是封閉性的擴張版本
(Prop) 任意n個有理數相加仍然是有理數,n是自然數
這顯然可以用數學歸納法證出來
但是上面說過了,數學歸納法證明了所有有限的情況,但不能證明無限的情況
所以有限個有理數相加有封閉性,無限個有理數相加就不知道了
諸如 1 + 1/2 + 1/4 + 1/8 + ...
或是 1 + 0.4 + 0.01 + 0.004 + 0.0002 + 0.00001 + ...
這種無窮級數的情況,即使是一堆有理數相加,也不保證會加出有理數
(雖然也有可能是有理數就是了,像第一排級數是2,第二排級數是√2)
C. 實數
我喜歡用Dedekind的方式,這裡會從有理數的洞開始講
而且這裡不會照國高中的直觀方式,會認真走一次實數的定義
實際上這是學極限和微積分的基礎
我們把所有有理數 Q 分成兩半, Q = A 聯集 B, A 和 B 互斥
A集合: 如果 x 在 A 裡面,y 比 x 還要小,則 y 也在 A 裡面
B集合: 如果 x 在 B 裡面,y 比 x 還要大,則 x 也在 B 裡面
畫一條有理數線,就能很明確看出來 A 是左半邊,B是右半邊
詳細來說,會發生以下三種情況
(1) A有最大值,B沒有最小值
A───────●
○───────B
(2) A沒有最大值,而B有最小值
A───────○
●───────B
(3) A沒有最大值,B也沒有最小值
A───────○
○───────B
(1) 的例子是 {x <= 0} 和 {x > 0}
(2) 的例子是 {x < 0} 和 {x >= 0}
(3) 就很神奇了,怎麼會兩個都白圈圈呢,但還真的有這個情況
例子是 A = {有理數 x 符合 x < 0 或是 x^2 < 2}
B = {有理數 x 符合 x > 0 且 x^2 > 2}
中間看起來有個數不見了,沒錯就是√2,但不需要管它,因為它不是有理數
(而且定義只使用了有理數喔,沒有碰到√2)
現在假設 u > 0 是 A 裡面的最大值,則考慮 v = (2u+2)/(u+2)
2 - v^2 = 2 - (4u^2+8u+4)/(u^2+4u+4) = 2(2-u^2)/(u+2)^2 > 0
以及 v - u = (2-u^2)/(u+2) > 0
因此 v 也在 A 裡面,但是 v > u 矛盾
同樣的,假設 u 是 B 裡面的最小值,考慮 v = (2u+2)/(u+2)
可以得到 v 也在 B 裡面,但 v < u 矛盾
所以這的確是(3)的例子,我們把這種情況叫做有理數的洞
這造成了一個現象,即使有理數具有稠密性,但有理數還是會有洞
同時也回答了 ThePeaceMan 的一個問題
沒錯是有有理數 m < √2 < n,而且 m 和 n 中間有一堆有理數,例如c
但是怎麼切,要馬 c < √2,要馬 c > √2,總是摸不到√2
更糟的是不管切幾次都切不到√2
可是又不能切無限次 (不然就不一定是有理數了)
實數就是來解決這個問題的。
建構實數是一個補洞的過程
實數必須要連洞都沒有,我們稱為實數的完備性
比起稠密性,大概是巧克力醬和巧克力粉的差別(才不是這樣)
也就是說,如果實數 R 也照上面的切法 R = A 聯集 B
則只有(1)和(2)會出現,不會有(3)的洞
同時實數允許「切無限次」和「加無限次」的行為
數學上稱之為極限,這下面會提到
(Def) A集合是一個「切割」(cut),代表A集合滿足
(i) A集合的元素都是有理數
(ii) A不是空集合,也不是全有理數集合
(iii) 如果 x 屬於 A,y < x,則 y 也屬於 A
(iv) 如果 x 屬於 A,則必定有個 z > x,且 z 仍然屬於 A
A集合的樣子就是 A───────○
(iv)是這個定義的靈魂,它代表A集合右端是白圈圈,也就是A集合沒有最大值
雖然A集合內所有數都是有理數,但白圈圈那個位置不見得是有理數
B集合不需要特別定義,因為只要令 B = Q - A 就好
接著,Dedekind就超沒道理的宣布所有「切割」都是實數,組成實數集合
原則上可以想像每個「切割」就代表那個處於白圈圈所在的點
A───────○
─────────┼─────→
●
A
不過在證明的時候,回到原本「切割」的定義才好做
另外所有有理數 q 都能用 { x < q } 來代表
所以有理數可以融進實數裡面
並且保有所有有理數原本該有的性質
既然說是實數,那就必須要驗證數學上實數的定義
(a) 實數對加減乘除有封閉性,加乘有交換律結合律分配律
(b) 實數可以比大小,且某種程度上能和(a)融合
(c) 實數具有完備性
(a)和(b)其實是一大票定義和冗長的證明(cf. Rudin)
而且有理數也有這些性質。實數只多了有理數一個(c)
這邊只示範為什麼(c)是對的
====================== (c) 的證明很長可跳過 ============================
首先,兩個「切割」的比大小,其實是比誰比較長,集合上則是誰包含誰
也就是說 A <= C 意思就是 A 包含於 C
A───────○
C─────────○
因此,如果有一堆「切割」要取最大值,有一個捷徑
那就是把所有「切割」當成集合取聯集就好
關鍵是,聯集不只可以聯集有限個集合,也可以聯集無限個集合,毫無壓力
p.s. 有限個「切割」聯集出來的東西,會是原本「切割」的其中一個
但無限個「切割」聯集出來的東西,可以不是原本「切割」的任何一個
例如令 A_n = { x < -1/n}
則所有 A_n 的聯集是 A = { x < 0 } ,因為所有負數都總比一個 -1/n 小
顯然 A 不是任何一個 A_n
數學上分成 maximum (最大值) 和 supremum (...好像沒名字orz)
這兩個最大的差別是,max要是原本的其中一個,sup可以不用
現在我們把 R 切成兩個集合 LEFT 和 RIGHT,R = LEFT 聯集 RIGHT,兩者互斥
若 A 在 LEFT 裡面,B < A,則 B 也在 LEFT 裡面
若 A 在 RIGHT 裡面,B > A,則 B 也在 RIGHT 裡面
LEFT RIGHT
‧
A───────○ ‧
B───○ ‧
C─────────○ ‧
‧
───────────‧─○ X
───────────‧────────○ Y
───────────‧────○ Z
‧
概念上和 Q = A 聯集 B 一樣,只是硬要用「切割」畫圖就很醜
(用「切割」對應實數點的原則,用實數點畫,就完全沒兩樣了,但是會混淆XD)
現在令 L = 所有 LEFT 裡面「切割」的聯集
明顯的 L 也是個「切割」(都長那個樣子,左邊一條線加白圈圈)
p.s. L 不一定是原本 LEFT 裡面任一個,所以 L 不見得要在 LEFT 裡面
於是根據 L 所屬分成兩個情況
(Case 1) L 屬於 LEFT
如果 A 是 LEFT 的「切割」,既然 L 是所有人聯集
那 L 就包含 A,因此 L >= A;
既然 A 是隨便一個,那 L >= 所有 A,也就是說 L 是 LEFT 中的最大值
(Case 2) L 屬於 RIGHT
如果 Z 是 RIGHT 的「切割」,那 Z 就不在 LEFT 裡面
對於任何 A 是 LEFT 的「切割」,如果 Z < A,Z 就也在 LEFT 裡面,矛盾
因此 Z >= A;既然 A 是隨便一個,Z >= 所有 A
那 Z 也 >= 所有 A 的聯集,也就是 L;
既然 Z 也是隨便一個,代表所有 Z 都 >= L,因此 L 是 RIGHT 中的最小值
因此把實數切成兩半,只會有(1)和(2)的情況,就不會有(3)了
沒有洞就代表實數具有完備性
============================ (c)的證明結束 ===========================
嘛,用中文寫會很冗,實際上用數學符號寫沒那麼長啦
每步都很基本,但全部加起來不見得很好懂,總之數學系的證明大多都長這樣
D. 實數的完備性
實數的完備性有很多等價的敘述(cf. wiki)
有很多看起來很天然的性質,一些說起來理所當然的東西
背後其實都是實數的完備性
以下是實數的完備性的等價敘述之一
(Prop) 給定遞增的實數數列 a_1 <= a_2 <= a_3 <= ...
如果有個上界 M >= 所有 a_k
則有唯一一個最小上界 a ,不但 >= 所有 a_k ,還 <= 所有其他可能的上界
證明跟上面的(c)半斤八兩
這個畫圖非常容易理解(但是ptt很難畫qw q)
M ──────────────
a ──────────────
‧ ‧
‧ ‧
‧
‧
‧
a_1 2 3 4 5 6 7
大概就是如果雲一直飄高,且上面被蓋住(M),那就一定有水平漸近線(a)的意思
而且這條漸近線顯然不應該有兩條
把√2將Q分成A和B的例子改一改,就能說明有理數辦不到這件事
(因為那條該有的漸進線√2不是個有理數)
這是實數才有的性質,完備性的特權
從此之後,我們才能定義,國高中當成理所當然的,各種常見實數
(Def) 「無限小數」是某個遞增有限小數的最小上界(漸近線)
(有限小數都是有理數,而有理數都是實數)
舉例,pi 是數列 3, 3.1, 3.14, 3.141, 3.1415, ... 的最小上界
(Thm) 所有無限小數都是實數
這不明擺著剛好用上面那個Prop
實際上所有實數都能寫成有限或無限小數(煩躁的十進位證明)
也就是「實數」=「所有小數」
(Thm) 對於任何正實數 a,正整數 n
必定有唯一一個正實數 x 滿足 x^n = a
這個證明有點麻煩就省略了(cf. Rudin)
(Def) 上面那個 x 叫做 a 的 n 次方根,也就是 ^n√a,或者 a^(1/n)
(Def) a > 0, 如果 r 是有理數 p/q,則 a^r = (a^(1/q))^p
(Def) a > 0, 如果 r 不是有理數,把 r 寫成遞增有理數數列 r_1, r_2, ... 的上界
則 a^r 就是 a^(r_1), a^(r_2), a^(r_3), ... 的上界
所以 2^pi 或是 (√2)^(√2) 等神奇的東西就能定義了
高中課本其實也是這樣寫,只是通常說是被一個數列「趨近」,然後就帶過了
sin x 等三角函數數值比較無解一點
這要學到微積分的泰勒展開式才能輕鬆說明他們是實數
另外,實數的完備性也能拿來證明實數滿足阿基米德公理
(Def) 「有限」即為任意實數
(Def) 「(正)無限大」的意思是比任何實數都還要大
(Def) 「(正)無限小」的意思是比0大,但比任何正實數還要小
根據阿基米德公理,可以得到
(Prop) 「無限大」和「無限小」通通不是實數
E. 極限
極限跟上面那個遞增數列最小上界的例子很像
基本上只差在數列不一定要遞增,所以「趨近」必須要講的非常清楚而已
(Def) 給定一個數列 a_1, a_2, a_3, ...
我們說「數列最終和 L 的誤差不超過 e > 0」
代表從某個 a_N 開始,所有 a_N, a_(N+1), a_(N+2), ...
都和 L 差不到 e,也就是 | a_k - L | < e
如果不管選哪個正數 e > 0
都有「數列最終和 L 的誤差不超過 e > 0」
那我們說「數列的極限是 L」,記作 L = lim_(n -> ∞) a_n
‧ │
+e ‧ ────────────
‧
L ──────────────
│ ‧ ‧
-e ───── ‧ ──────
│
‧
a_1 2 3 4 5 6 7
├→
N
注意到當誤差 e 變小的時候,起始項 N 可能會變大
但無所謂,我們只要每個e都能找到一個N就好
隨著指定誤差 e 變小,我們可以找到更大的 N
從這項開始,a_k 都距離 L 不到指定誤差 e 以內
這就是數學上「趨近」的說法了
從這裡可以看到
「極限」本身是個類似漸近線或是目標的東西
「極限」是個定值,沒有跟著數列變動這回事
「極限」不見得要是數列中的任何一項
類似的定義,現在來說明什麼是收斂
(Def) 給定一個數列 a_1, a_2, a_3, ...
我們說「數列最終的震動誤差不超過 e > 0」
代表從某個 a_N 開始,所有 a_N, a_(N+1), a_(N+2), ...
其中任兩項都差不到 e,也就是 | a_k - a_t | < e
如果不管選哪個正數 e > 0
都有「數列最終和的震動誤差不超過 e > 0」
那我們說「數列會收斂」,或者說這是柯西數列
極限一定要先有一個 L 當基準值
但收斂不考慮這個,只是互相比較
很容易可以說明有極限的數列一定會收斂
但會收斂的數列不見得有極限
√2的例子可以生出一個收斂的有理數數列,但沒有有理數極限(因為應該要是√2)
實數的完備性能徹底解決這個問題
(Thm) 所有會收斂的實數數列,都一定有個極限
這個好像要用套圈圈定理,完備性另一個等價形式來證
從現在開始,我們都說「某個數列<a_n>收斂到極限L」
因為在實數上這兩個是同一回事
(除了L不見得能明確寫出準確值,就像沒有人能背出pi所有位數一樣)
無窮級數的收斂和數列沒兩樣,因為有限級數和本身就是一條數列
標準例子就是無窮小數了
0.999... 是 0.9 + 0.09 + 0.009 + 0.0009 + ... 的極限
考慮有限級數和的話,其實就是
0.999... 是 0.9, 0.99, 0.999, 0.9999, ... 的極限
當 L = 1 的時候,指定誤差 e = 0.00...01 (小數點後第 n 位是1)
則對應的 N 可以選擇 n+1,因此只要 k 超過 n+1
| 0.99...99 (k個9) - 1 | = 0.00...01 (小數點後第 k 位是1) < e
既然不管哪個指定誤差 e > 0 都有對應的 N
我們說 0.9, 0.99, 0.999, 0.9999, ... 的極限就是 L = 1
可是原本我們說極限是 0.999... 啊,所以 1 = 0.999...
p.s. 極限當然不會有兩個,這很好證
至於 1 - 0.999... = 0.00...01 的說法,我個人不認同
理由應該有人說過了,因為 9 有無限多個
因此那個 1 不會在任何「有限」小數位上面
但是我們沒有「無限」小數位這種東西(無限不是個正整數)
所以那個 1 是想像出來的,本來就沒有
真要寫也是寫 1 - 0.999... = 0.000... = 0
或者說顯然 1 - 0.999... >= 0
但不管哪個k都有 1 - 0.999... < 0.00..01 (小數點後第k位為1)
所以 1 - 0.999... 只好是 0 了(因為實數沒有所謂的無限小正數)
F. 其他
快睡死了不想查,以下憑印象亂打(?)
(F1) 無理數的問題當然,就不是有理數嘛,不符畢式美學,所以有人被淹死了
後來的人接受了無理數,但就只是接受,就像小學生接受無窮小數一樣
嚴格的定義應該就是Dedekind的cut建構實數吧
(F2) 微積分的問題是分母的無限小,就dx/dt一臉0/0為什麼還除出東西
而且除出來的結果超級正確,要說對也不是說錯也不是
這個磨超久才被Cauchy解決,解決方案就是極限
最後是Weierstrass寫出嚴格的極限定義
(F3) 集合論的問題是,如果不作限制的話,會自己產生矛盾
可是集合論又是所有其他數學領域的基礎,所以所有數學家都慌了
標準悖論就是「包含所有集合的集合」「所有(不包含自己的集合)的集合」
問題通常出在集合太大,或是搞出自我指涉
Zermelo生出了一個ZF公設解決了,但詳細我也不是很清楚
集合論不但定義了無限大,而且無限大還有分類
有些無限大會比其他無限大還要大等等鬼東西(Cantor是先知,但先知死的蠻慘的)
想知道的話,先從最簡單的可數的(countable)和不可數的(uncountable)下手吧
√2 有個近似有理數數列 1, 3/2, 7/5, 17/12, 41/29, ...
這個數列的特色是,例如 41/29 是所有分母為 29 或以下的數字中
和 √2 誤差最小的數字 (cf. wiki 連分數 continued fraction)
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嗯嗯ow o
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※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Math/M.1541618007.A.909.html
※ 編輯: Desperato (118.167.52.234), 11/08/2018 03:28:59
我只說無限小不是實數ow o
G_n = Z(當成加法群),G = G_0 x G_1 x G_2 x ...
設 h_k = (..., 1, -10, ...), 1 是 G_(k-1) 的, -10 是 G_k 的
令 H = span(h_1, h_2, ...)
接著做 G/H,就能生出一個很像十進位的東西
設 f: G -> R, f(g_0, g_1, ...) = sum_(k=0)^inf 10^(-k) g_k
很顯然的 f(H) = {0}, 因此可以變成 f: G/H -> R
現在就能看出 G/H 中
(1, 0, 0, ...) 和 (0, 9, 9, ...) 其實是不一樣的兩個東西
他們相減是 (1, -9, -9, ...) 就差不多是無限小了
注意到 f(1, -9, -9, ...) = 0 所以在實數上看不出這東西
R其實以上是我自己掰的,我只是聽過有人說過很像這個的東西
噢噢 說不定 (1, 10, 100, 1000, ...) 就是無限大呢(?)
而且顯然考慮比大小的話 有一堆不一樣大小的無限大
我覺得我弄出了一個自己都不是很理解的東西XD 這到底是什麼RRR
(編輯) 我覺得這個有問題 先不要理我好了XD
sup S 不一定要是 E 的元素,但 lub of S 應該要是 E 的元素
所以 sup 一定會存在,lub 不一定要看 E
(我是唬爛的XD 有可能sup就像lub一樣也要是 E 的元素 那就真的沒差了)
※ 編輯: Desperato (36.228.196.163), 11/08/2018 21:39:00
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