Sea no vacío. Un real es una cota superior de cuando para todo ; está acotado superiormente cuando tiene una cota superior (análogamente por abajo, con cotas inferiores; acotado significa las dos cosas). Un máximo de es una cota superior que pertenece a .
El supremo es la mínima cota superior de , cuando existe; el ínfimo es la máxima cota inferior.
Ejemplos
Ejemplo 10.5
, no alcanzado (no hay máximo); . Para : , no alcanzado; . Un máximo, cuando existe, es el supremo; el sentido del es tener un sustituto cuando el máximo no existe.
Ejemplo 10.6 (Calcular supremos en la práctica)
Dos ejercicios completos con la Proposición 10.4.
El conjunto . Para todo , , luego es cota inferior; y : por tanto , alcanzado en . Por arriba, no está acotado ( puede superar cualquier , por el Teorema 10.10): no existe en (vale en ).
El conjunto . Todo elemento está en , luego y son cotas. Ninguna se alcanza: obligaría a . Para el supremo, fíjese y hágase crecer : en cuanto (Arquímedes): . Simétricamente (, grande), . La idea de cierre: para fijar un supremo basta un camino de un parámetro bien elegido dentro del conjunto — aquí el camino — y la caracterización con no pide más.
Ejemplo 10.7 (El espejo del ínfimo)
El ínfimo tiene su propia caracterización con , obtenida de la Proposición 10.4 mediante : si y solo si acota inferiormente y, para todo , algún cumple . Un ejercicio con las dos cotas a la vez: sea
Los índices pares dan , con igualdad en : como además los valores de índice impar son , resulta . Los índices impares dan , decreciendo hacia : todo elemento de es , y a lo supera para impares : , no alcanzado. Un solo conjunto y los cuatro comportamientos a la vista: un supremo que es máximo y un ínfimo que no es mínimo.