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扩展实数线
扩展实数线又称广义实数(),由实数线formula_1加上formula_2和formula_3得到(注意formula_2和formula_3并不是实数),写作formula_6、[−∞, +∞]或ℝ ∪ {−∞, +∞}。在不会混淆时,符号 +∞常简写成∞。扩展的实数线在研究数学分析,特别是积分时非常有用。 扩展. 对任意实数formula_7,定义formula_8,扩展的实数轴就成了一个全序集。这种集合有种非常好的性质,就是其所有子集都有上确界和下确界:这是一个完备格。全序关系在formula_6上引入了拓扑。在这个拓扑中,集合formula_10是formula_2的邻域,当且仅当它包含集合formula_12,这里formula_7是某个实数。formula_3的邻域类似。formula_6是个紧致的豪斯多夫空间,与单位区间formula_16同胚。 formula_1上的算术运算可以部分地扩展到formula_6,如下: formula_19 通常不定义formula_20,formula_21。同时formula_22也不定义为formula_2(因为这样忽视了formula_3),这些规则是根据无穷极限的性质确定的。 注意在这些定义下,formula_6不是域,也不是环。 性质. 经过上述定义,扩展的实数轴仍有很多实数的性质: 通常只要表达式都有定义,所有算术性质在formula_6上都成立。 使用极限,一些函数可以自然地扩展到formula_6。例如可以定义formula_47等。
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