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  • 1 # 使用者7662814569122

    可以比“大小”,但沒辦法有和實數上那麼好的“大小”關係。

    首先看“大小”關係是什麼,數學上叫序,或者叫全序。

    複數上是可以定義序的,定義如下:設a=x1+iy1,b=x2+iy2,x1,x2,y1,y2是實數。若x1大於x2,則a大於b;若x2大於x1,則a小於b;若x1=x2,且y1大於y2,則a大於b;若x1=x2,y1小於y2,則a小於b,若x1=x2,y1=y2,則a=b。可以驗證這定義了複數上的全序。這使得任意兩個複數可以比較“大小”。這個序叫作字典序,比如張字和李字他們在字典上是有順序的,l在z前面,所以李字在張字之前。全序概念對應偏序,比如集合的包含關係就是偏序,集合的包含關係滿足全序定義中的前兩條,但不是任意兩個集合都有包含關係的。

    但為什麼說這個序不能像實數上那麼好呢。因為實數的“大小關係”有下面兩個性質:若a>b,則任何實數c,a+c>b+c;若a>b,c>0,則ac>bc。這其實說明了實數是有序域。有序域的定義如下:

    可以說有了這兩個性質,這樣的序才是比較符合我們心中對於大小的認識——有消去律了,比如3>1那麼可以得到2>0了,4>2有2>1了,等等。

    現在證明為什麼複數不可以成為有序域,即不存在複數上的一種序,滿足這兩個性質。假設複數對一種序構成有序域,則,i與0要麼i大於等於0,要麼i小於等於0(序定義的完全性)。若i大於等於0,則-1=i方大於等於i·0=0(有序域定義中序要滿足的性質二),若i小於等於0 ,則-1=i方大於等於i·0=0。這說明對不論如何這個序下-1>0。那麼-1+1>0+1,即0>1,另一方面1=(-1)(-1)>(-1)0=0,矛盾。故不可能有序使複數成為有序域。

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