Complessi non ordinati (dimostrazione corretta?)
Su wikipedia ho trovato questa dimostrazione della mancanza di ordinamento in $CC$
Non capisco alcune cose: il simbolo "$<$" è il "minore" nei reali? oppure significa solo "precede"?
nel primo caso il minore non è una relazione d'ordine in quanto non è riflessiva e comunque chi ci autorizza a usarlo nel complessi?
nel secondo caso come faccio a sapere che mi è concesso moltiplicare (o sommare) da entrambe le parti per la stessa quantità mantendo vera la relazione tra i due elementi?
Siano $a$ e $b$ due numeri complessi, con $a < b$. Si moltiplichino entrambi i membri della disequazione per $i$ (l'unità immaginaria) due volte:
$i·i·a < i·i·b$
Dato che, per definizione, $i^2 = - 1$ si ottiene:
$− a < − b$.
Si sommi ad entrambi i membri l'espressione $(a + b)$:
$(a + b) − a < (a + b) − b$,
si eliminano le parentesi e i termini opposti e si ottiene
$b < a$.
Questo è un risultato in contraddizione con la premessa quindi non può essere definito in generale un ordinamento nei numeri complessi.
Non capisco alcune cose: il simbolo "$<$" è il "minore" nei reali? oppure significa solo "precede"?
nel primo caso il minore non è una relazione d'ordine in quanto non è riflessiva e comunque chi ci autorizza a usarlo nel complessi?
nel secondo caso come faccio a sapere che mi è concesso moltiplicare (o sommare) da entrambe le parti per la stessa quantità mantendo vera la relazione tra i due elementi?
Risposte
Visto che la dimostrazione è fatta per assurdo, credo che $<$ sia una relazione d'ordine stretto in $CC$ compatibile con le due operazioni.
Ad ogni modo, si può procedere pure per altra via. In un anello unitario ordinato, ogni quadrato è non negativo (per la regola dei segni); in particolare l'unità $1=1^2$ è non negativa, cosicché il suo opposto $-1$ è non positivo.
In $CC$, però $-1=i^2$ è un quadrato e quanto detto prima implica che $-1$ è non negativo; ne viene $-1=0$ ($0$ è l'unico elemento non negativo e non positivo in qualsiasi anello ordinato) ovvero $0=1$, il che è palesemente assurdo.
Ad ogni modo, si può procedere pure per altra via. In un anello unitario ordinato, ogni quadrato è non negativo (per la regola dei segni); in particolare l'unità $1=1^2$ è non negativa, cosicché il suo opposto $-1$ è non positivo.
In $CC$, però $-1=i^2$ è un quadrato e quanto detto prima implica che $-1$ è non negativo; ne viene $-1=0$ ($0$ è l'unico elemento non negativo e non positivo in qualsiasi anello ordinato) ovvero $0=1$, il che è palesemente assurdo.
Sono assiomi. Un campo $K$ con un relazione d'ordine totale $-<$ si dice ordinato se l'ordinamento è compatibile con somma e prodotto, nel senso che
$x- x+z-
$x- zx-
(Questa è una delle definizioni possibili, ce ne sono anche altre, ma la sostanza è questa, almeno credo).
Da questi due assiomi discendono le proprietà di ordinamento dei numeri razionali e reali a cui siamo abituati, come il fatto che $0-<1$, la regola dei segni, e di conseguenza il fatto che $0-
$x-
Da questi due assiomi discendono le proprietà di ordinamento dei numeri razionali e reali a cui siamo abituati, come il fatto che $0-<1$, la regola dei segni, e di conseguenza il fatto che $0-
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