最小自然数原理,详细证明。原潘老师的大作的进一步解释


最小自然数原理:自然数集合N的任一非空子集T必有最小元素存在,即存在自然数t0∈T,使对任意的t∈T,必有t0≤t。
证:考虑由所有这样的自然数s组成的集合S:对任意的t∈T,必有s≤t。由于对于任意的t∈T,必有e≤t。(e是Peano公理中的唯一没有前导的元素,即对于任意a∈N,都有a≥e)所以e∈S,S非空。另外,若t1∈T(T非空所有必有t1),则t1+e>t1,所以t1+e不属于S.由这两点及归纳公理就推出:必有s0∈S,使得s0+e不属于S(这一点,我们可以反证:若不存在s0∈S,使得s0+e不属于S,即对于任意s0∈S,都有s0+e∈S。由于e∈S,根据归纳公理可知,S=N。而我们已经知道必有t1∈T,使得t1+e不属于S,即必有自然数不属于S,所以S≠N。矛盾。故必有s0∈S,使得s0+e不属于S)。我们来证明这样的s0必属于T。因若不然,由集合S的定义知,对任意的t∈T必有t>s0成立,由此及性质a>b?a≥b+=b+e 。由定义知s0+e∈S,矛盾。故s0∈T,不妨取t0=s0。得证。

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