「陶哲轩实分析」第2章-从头开始:自然数-习题解答

恕我吐槽一句,$n+!+$ 不丑吗…… $n’$ 不香吗……

我真傻,真的。我单知道洛谷题解里有在公式里出现的 ++,我不知道陶哲轩实分析也有。

下文用 $n’$ 代替 $n+!+$。

2.1 Peano 公理

2.2 加法

2.2.1

对 $c$ 使用归纳法。

$P(c)$:$\forall a,b:(a+b)+c=a+(b+c)$;
$P(0)$:显然;
$P(c)\Rightarrow P(c’)$:$(a+b)+c’=[(a+b)+c]’=[a+(b+c)]’=a+(b+c)’=a+(b+c’)$。

$\square$

2.2.2

存在性

使用归纳法证明 $P(a)=\forall a:\exist b:b’=a+1$。

$P(0)$:$b=0$ 即可。
$P(a)\Rightarrow P(a’)$:$(b’)’=b’+1=(a+1)+1=a’+1$。

唯一性

由 Peano 公理立即得到。

$\square$

2.2.3

(a)

$\forall a:a=0+a$.

$\square$

(b)

由于 $\exist m:a=m+b$,$\exist n:b=n+c$,所以 $a=m+b=m+(n+c)=(m+n)+c$。

$\square$

(c)

由于 $\exist m:a=m+b$,$\exist n:b=n+a$,所以 $a=m+b=m+(n+a)=(m+n)+a$。使用消去律立即得到。

$\square$

(d)

$a\ge b\Rightarrow a+c\ge b+c$: