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[科普中国]-区间

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记号

通用的区间记号中,圆括号表示“排除”,方括号表示“包括”。例如,区间(10, 20)表示所有在10和20之间的实数,但不包括10或20。另一方面,[10, 20]表示所有在10和20之间的实数,以及10和20。而当我们任意指一个区间时,一般以大写字母 I 记之。

有的国家是用逗号来代表小数点,为免产生混淆,分隔两数的逗号要用分号来代替。12例如**[1, 2.3]就要写成[1; 2,3]**。否则,若只把小数点写成逗号,之前的例子就会变成 [1,2,3] 了。这时就不能知道究竟是 1.2 与 3 之间,还是 1 与 2.3 之间的区间了。

在法国及其他一些欧洲国家,是用 代替 。比如 写成 写成 。这种写法原先也包括在国际标准化组织编制的ISO 31-11内。ISO 31-11是一套有关物理科学及科技中所使用的数学符号的规范。在2009年,已由新制订的ISO 80000-2所取替,不再包括 的用法。3

定义用集合的语言,我们定义各种区间为:

注意 均是代表空集,单元素集合不能用区间表示,如集合{0}不能表示为[0]或[0,0]。而当a>b时,上述的四种记号一般都视为代表空集。区间不为空集时,a, b称为区间的端点。一般定义 b - a 为区间的长度。区间的中点则为 (a+b)/2。

区间[a,b]有时也称为线段。(不为空集或单元素集的话)

除了表示区间,圆括号和方括号也有其他用法,视乎语境而定。譬如 也可表示集合论中的有序对丶解析几何中点的坐标,线性代数中向量的坐标,有时也用来表示一个复数,有时在数论中,用 表示整数 的最大公约数。 也偶尔用作表示有序对,尤其在计算机科学的范畴里。同样在数论里,用 表示整数 的最小公倍数。

有部分作者以 来表示区间 在实数集里的补集,即是包含了小于或等于a的实数,以及大于或等于b的实数。

无限区间我们可以用 符号来表示区间在某方向上无界。具体定义如下:

特别地, 表示正实数集,亦记作 则表示了非负实数集。

如果区间是单侧无界,也称为射线或半直线。如果它包含有限端点,则称其为闭射线或闭半直线。如果不包含有限端点,则称其为开射线或开半直线。4

一般使用的便是以上五种记号,而 等的写法则相当少见。有的作者假定区间为实数集的子集,对于他们来说,这些写法要麽是无意义,要麽就是跟用圆括号的意思没两样。在後者的情况下,我们可以写作 。于是实数集可被视为又开又闭的区间。

如果我们考虑扩展的实数轴,那么这四种写法是有数的区间。

一般而言,对于整数a,b,具体写作:

除了[a..b],也有{a..b}和a..b的写法,意思一样。

[a..b]的记号被用于一些程式语言,例如Pascal和Haskell。

如果一个整数区间是有界的话,那麽它必然包含最小数a和最大数b。因此,如果想定义去掉最小数或最大数的区间,只需用[a..b-1], [a+1..b]或[a+1..b-1]表示。无需像实数区间般引进 [a..b)或(a..b)的记号。

分类实数区间一共可分成11种,如下所列。其中a,b是实数,且a