אינפימום וסופרמום

קובץ:Illustration of supremum.svg

איברי הקבוצה M (בכחול) חסומים מלעיל על ידי הנקודות החומות והנקודה הירוקה. הנקודה הירוקה היא החסם הקטן ביותר ולכן היא הסופרמום

בערך זה נעשה שימוש בסימנים מוסכמים מתחום המתמטיקה. להבהרת הסימנים ראו סימון מתמטי.

אִינְפִימוּם וסוּפְּרִמוּם הם מושגי יסוד באנליזה מתמטית. אינפימום הוא החסם מלרע (התחתון) הגדול ביותר של קבוצה נתונה. סופרמום הוא החסם מלעיל (העליון) הקטן ביותר של הקבוצה. אם הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle a} הוא האינפימום של A נסמן הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \inf(A) = a} . באופן דומה אם $a$ הוא הסופרמום של הקבוצה $A$ נסמן $\sup(A)=a$.

הגדרה פורמלית

• חסם מלעיל $\ x$ של $\ A$ ייקרא חסם עליון (סוּפְּרִמוּם) של הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \ A} אם לכל חסם מלעיל הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \ y} של הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \ A} מתקיים הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \ x\le y} .

נהוג לסמן את החסם העליון של הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \ A} ב-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \sup A} .

אם הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle x\isin A} אז הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \ x} יקרא המקסימום של A ומסמנים הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle x=\max A} .

• חסם מלרע $\ x$ של הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \ A} ייקרא חסם תחתון (אִינְפִימוּם) של הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \ A} אם לכל חסם מלרע הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \ y} של הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \ A} מתקיים הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \ y\leq x} .

נהוג לסמן את החסם התחתון של הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \ A} ב-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \inf A} .

אם הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle x\isin A} אז $\ x$ יקרא המינימום של A ומסמנים הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle x=\min A} .

מאפיינים

המושגים אינפימום וסופרמום דומים במידת מה למקסימום ומינימום. האינפימום עשוי להיות גם מינימום – אם ורק אם הוא שייך לקבוצה. באופן דומה, נאמר על סופרמום שהוא מקסימום אם ורק אם הוא שייך לקבוצה. אם לקבוצה A יש מקסימום אז הוא בהכרח סופרמום ואם לקבוצה יש מינימום אז הוא בהכרח אינפימום.

באנליזה אינפימום וסופרמום שימושיים יותר מאשר מינימום ומקסימום. כך למשל בקבוצת המספרים הממשיים החיוביים (הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \mathbb{R}_{> 0} = \left\{ x \in \mathbb{R} \mid x > 0 \right\}} ) אין מינימום. זאת משום שניתן לחלק כל מספר בקבוצה במספר טבעי ובכך למצוא מספר ממשי קטן יותר אשר שייך לקבוצה. אף על פי כן קיים בדיוק אינפימום אחד והוא אפס. אפס קטן מכל מספרים הממשיים החיוביים וגדול יותר מכל מספר ממשי אשר יכול לשמש כגבול התחתון.

על פי אקסיומת השלמות, לכל קבוצת מספרים ממשיים החסומה מלמעלה ואינה ריקה קיים סופרמום. מאקסיומה זו נובע גם כי לכל קבוצת מספרים ממשיים החסומה מלמטה ואינה ריקה קיים אינפימום. לפיכך לא לכל קבוצה יש בהכרח אינפימום או סופרמום. לדוגמה, קבוצת המספרים הממשיים לא חסומה מלעיל ולא חסומה מלרע ולכן בפרט אין לה אינפימום או סופרמום.

דוגמאות

אינפימום

• הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \inf \{ 1,2,3,\ldots \} = 1}
• הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \inf \{ x \in \mathbb{R} \mid 0 < x < 1 \} = 0}
• הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \inf \{ x \in \mathbb{Q} \mid x^3 > 2 \} = \sqrt[3]{2}}
• הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \inf \left\{ (-1)^n + \tfrac{1}{n} \mid n = 1,2,3,\ldots \right\} = -1}

סופרמום

• הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \sup \{ x \in \mathbb{R} \mid 0 < x < 1\} = \sup \{ x \in \mathbb{R} \mid 0 \leq x \leq 1\} = 1}
• הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \sup \left\{ (-1)^n - \tfrac{1}{n} \mid n = 1,2,3,\ldots \right\} = 1}
• $\sup\{a+b\mid a\in A,b\in B\}=\sup A+\sup B$
• הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \sup \{ x \in \mathbb{Q} \mid x^2 < 2 \} = \sqrt{2}}

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא אינפימום וסופרמום בוויקישיתוף

• ד"ר אביב צנזור, 04 - סופרמום ואינפימום, בערוץ היוטיוב של הטכניון, ‏12 באוקטובר 2015

הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0

33267563אינפימום וסופרמום