แก้ไขการพิสูจน์เรื่องการหาจำนวนจริงที่มากที่สุดแต่น้อยกว่า7

สืบเนื่องจากในกระทู้ http://ppantip.com/topic/32497967/comment9
จากการพิสูจน์ใน #คห.9 มีความผิดพลาดเกิดขึ้น จึงขอแสดงวิธีทำใหม่ ด้วยการแก้ไขเงื่อนไขบางประการ

จะพิสูจน์ว่า "ไม่มีจำนวนจริงที่มากที่สุดแต่น้อยกว่า7"
วิธีทำ กำหนดให้มี δ < 7 และพิจารณาบนเซต A = {x| δ ≤  x < 7 }
เราจะเลือกพิสูจน์โดยวิธีการขัดแย้ง (Proof by contradictions)
โดยจะกำหนดว่ามีจำนวนจริงใดๆ k ∈ A โดยที่ δ = min(A) และ k0 = k = max(A)  
และกำหนดให้ k1 = ( min(A) + max(A) )/2 = ( δ + k0 )/2 = ( δ + k )/2
จากข้อมูลที่มี เราจะทำการสร้างลำดับ kn
โดยกำหนดว่า kn+1  = ( δ + kn )/2 สำหรับทุกๆ n ที่ n ≥ 0 ---- (1)
และจะสมมุติว่าให้มีจำนวนเต็ม m > 0 และมี ε > 0 ซึ่ง km = δ + ε > min(A)
จากสมการที่ (1) จะได้ว่า km  = ( δ + km-1 )/2 --- (2)
และในทำนองเดียวกัน     km-1  = ( δ + km-2 )/2 --- (3)
(2) - (3) จะได้ว่า             km  - km-1 = ( δ + km-1 )/2 - ( δ + km-2 )/2 = ( km-1 - km-2 )/2 --- (4)
(2) - (1) จะได้ว่า             km - kn+1=  ( km-1- kn)/2 --- (5)

Basic Step พิจารณาในกรณีที่ n = 0 จากสมการที่ (5) เราจะได้ว่า
km - k1 =  ( km-1 - k0 )/2 --> 2km - 2k1 =  km-1 - k0 --> 2km - km-1 =  2k1 - k0 = ( δ + k0 ) - k0 = δ
แทนค่า km = δ + ε จะได้ว่า 2(δ + ε) - km-1 = δ --> km-1 = k และจากสมการที่ (4) ทำให้เราได้ว่า km-2 = δ + 4ε
เพราะฉะนั้นแล้ว km =  δ + ε , km-1 = δ + 2ε ,  km - 2 = δ + 4ε --- (6)

Induction Step พิจารณาในกรณีที่ n = m-3 จากสมการที่ (5) เราจะได้ว่า
km - km-2 =  ( km-1 - km-3 )/2 --> 2km - 2km-2 =  km-1 - km-3 --> 2km - km-1 =  2km-2 - km-3
แทนค่าผลจากสมการที่ (6) จะได้ว่า 2(δ + ε) - (δ + 2ε) = 2(δ + 4ε) - km-3 --> km-3= δ + 8ε
เพราะฉะนั้นแล้ว km =  δ + ε , km-1 = δ + 2ε ,  km-2 = δ + 4ε , km-3 = δ + 8ε
และจากการสังเกต เมื่อเราทำการ Iteration ที่ n = m - q เมื่อ q = 0,1,2,...,m ไปหลายๆครั้ง
เราก็จะได้ว่า km =  δ + ε , km-1 = δ + 2ε ,  km - 2 = δ + 4ε , km - 3= δ + 8ε , km-4=  δ + 16ε, ... , km - q = δ + (2q)ε, ... ,
k1 = δ + (2(m-1))ε,  k0 = δ + (2m)ε  ซึ่งจะเห็นว่า k = k0 = δ + (2m

Claim พิสูจน์ว่า จะมี k' > k สำหรับทุกๆ k' ∈ A
จะเห็นว่า มี ε > 0 เป็นค่าๆหนึ่งโดยกำหนดให้
k =  δ + (2m)ε และ k' = δ + (2p)ε  --- (A)
เพราะฉะนั้นแล้ว เราต้องพิสูจน์ว่ามี ε > 0 อย่างน้อย 1 ตัว ที่ทำให้ k' = δ + (2p)ε ∈ A ได้
โดยที่ยังคงอยู่ภายใต้เงื่อนไขที่ k' > δ และ k > δ เมื่อมีจำนวนเต็ม p > 0 , m > 0 และจำนวนจริงใดๆ δ < 7
ดังนั้น เมื่อเราเลือกให้สำหรับทุกๆ ε เป็นค่าใดๆที่อยู่บนช่วง (0,2-(m+1)p]  (2-(m+1)p = (1/2(m+1)p) > 0 เสมอ)
แทนค่าทุกๆ ε ใน(A) ทำให้ได้ว่า δ + (2-(p-m))(2-mp) ≥  k > δ และ δ + 2-mp ≥  k'  > δ --- (B)

ดังนั้นเราจึงเลือกให้ p > m > 0
เพื่อให้ lim(m,p) --> (∞,∞) ((2-(p-m))(2-mp)) = 0 และ lim(m,p) --> (∞,∞) (2-mp) = 0
และกำหนดให้ εp-m = [2-(p-m), 0) และ εmp = [2-mp, 0)
จากอสมการ (B) จะกำหนดว่า k =  δ + (εp-m)(εmp) และ k' = δ + εmp
เราจะเห็นว่า εmp > (εp-m)(εmp)
ดังนั้นท้ายที่สุดแล้วจึงสรุปได้ว่า δ + εmp > δ + (εp-m)(εmp)
หรือมี k' บางตัวซึ่ง k' ∈ (k, δ + εmp] ที่ทำให้ k' > k

จะเห็นว่า k ∈ A  เนื่องจากว่า เราสามารถสร้างเซตของลำดับ S = {k0, k1, k2, ... , km} ให้ m > 0 มากเท่าใดก็ได้
เพื่อให้ δ  < k < 7 เพราะว่า S ⊂ A เสมอ
ในทำนองเดียวกัน เราสามารถให้ p > m > 0 มากเท่าใดก็ได้เพื่อให้ 7 > δ + εmp ≥  k' = km-p > k > δ ทำให้ได้ว่า k' ∈ A เสมอ ( εmp เลือกให้เล็กเท่าใดก็ได้ เพื่อให้สอดคล้องกับเงือนไข)

สรุปแล้วว่าในท้ายที่สุด สำหรับ p > m > 0 เมื่อ k =  δ + (2m)ε และ k' = δ + (2p
เราจะได้ว่าจะมี k' > k เสมอ

เราจะพบว่า ยังมีจำนวนจริงใดๆที่ k' > k จึงทำให้เราได้ว่า k ≠ max(A)
จากการพิสูจน์โดยวิธีการขัดแย้งทำให้เราได้ว่า "จะไม่มีจำนวนจริงที่มากที่สุดที่น้อยกว่า 7
แก้ไขข้อความเมื่อ

แสดงความคิดเห็น
โปรดศึกษาและยอมรับนโยบายข้อมูลส่วนบุคคลก่อนเริ่มใช้งาน อ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่