Proposition 5Multiplication des réels
Produit de deux coupures quelconques
Pour une coupure , on pose si est positive, et sinon. Deux coupures sont de même signe si elles sont toutes deux positives ou toutes deux non positives.
Pour deux coupures et , on pose où est le produit des coupures positives (Produit des positives). Si et sont positives, on retrouve ce produit.
Pour et une coupure , on note et ; comme , on a .
(i) Pour toute coupure , est positive, et pour un . Si est positive, alors pour ; en particulier .
(ii) Si et sont positives et , alors .
(iii) Pour toutes coupures et , .
Démonstration
(i) Si est positive, . Sinon, est positive (Produit des positives, (i)), et , donc . Soit positive : . Si , alors et . Si , alors n'est pas positive, toujours par Produit des positives (i), et . Enfin, écrivant , on a , donc .
(ii) Par (i), et . Si , alors , puisque ; les deux membres sont alors et , c'est-à-dire (Produit des positives, (iii)). Il en va de même si .
Supposons et : alors est positive si et seulement si , par (i) de Produit des positives, et de même pour . Les coupures et sont donc de même signe si et seulement si , c'est-à-dire , et la définition donne dans ce cas, dans l'autre : c'est .
(iii) Écrivons et par (i). Alors , et (ii) donne Le calcul de est le même.
□Le point (ii) est l'outil de toute la suite : il ramène n'importe quel produit à un produit de coupures positives, affecté d'un signe que l'on calcule comme dans . Le cas de , à la fois positif et égal à son opposé, est le seul qui demande une attention particulière, et c'est pourquoi il est traité à part dans la preuve.
La notation annonce la valeur absolue de l'analyse réelle. Une fois établi que est un corps ordonné dont les éléments positifs sont les coupures positives (Corps ordonné, ℚ ⊂ ℝ), est exactement le plus grand des deux éléments et , c'est-à-dire la valeur absolue du nœud Borne supérieure.