2.里欧修斯(Eudoxus)的比较原则和逼近原理明确了实数系和有理数之间的关系,以逼近法用有理数逼近非比数,从而提供了研讨实数系的有效途径.
当{a、b}不可公度时,“a:b”不是一个有理数,不能表示成m/n(n、m为整数)的分数,但a:b可以与m/n比较。
比较原则:a:b>m/n或者<m/n,当且仅当na>mb或者na<mb.
公理:任何两个直线a、b,不论a有多短b有多长,总有足够大的整数N,使得Na>b
定理:设{a、b}是不可公度的,对于任给正整数n,恒存在正整数m,使得m/n<a:b<(m+1)/n
证明:由上述公理,必有足够大的N,使得1/n·b的N倍比a长.令(m+1)为所取N值的最小者,则有
m·(1/n·b)<a<(m+1)·(1/n·b) 即m/n<a:b<(m+1)/n
注:因为n是可以任意大的,所以左、右夹逼a:b的两个分数之间的差1/n是可以任意小的.(用现代术语,即对任给正数E>0,皆有足够大的n使得1/n<E)我们取rn=m/n;Sn=(m+1)/n,从而构成a:b的一对左、右夹逼数列{rn}和{Sn}.a:b存在于{rn}和{Sn}之间.总之,实数系的发现和理解都和长度度量问题密切相关,而实数系中任何一对左、右夹逼数列都唯一存在一个被它们所夹逼的实数(即它们的共同根限)是直线连续不断的解析描述,称为实数系的连续性,而它又是近代数学中各种各样存在性定理的证明依据,而且实数系是有理数系的一种自然扩张,任何一个实数都能用一对左、右夹逼的有理数数列去唯一地描述.反之,任何一对左、右夹逼的有理数数列也能描述一个实数.这样不但简明扼要地刻划了有理数系和实数系之间的关系,而且也提供了用有理数系去研究实数系的有效途径和方法。