1.对于任意两个(实)数a,b来说,a<b,a=b,a>b这三种情况有且仅有一种成立;
2.如果a<b,b<c,那么a<c;
3.如果a<b,那么a+c<b+c;
4.如果a<b,b>c,那么ac<bc。
然而在复数C中,不论我们如何规定大小关系,都无法同进满足上面四个性质,我们用反证法证明这一结论。假设在复数集C中能规定一种大不关系,使它同进满足上面四个性质,我们看0与R这两个复数,由于性质(1)及i≠0,可知0<i,i<0这两种情况有且仅有一种成立。下面证明,这一由性质(1)导出的结论,偏偏又会与性质(1)矛盾。
先看0<i的情况,这时由性质(4),可得0·i<i2 =>0<-1
再一次由性质(4),可得0·(-1)<(-1)2 =>0<-1
另一方面,由0<-1根据性质(3),可得0+1<-1+1 =>1<0
这样,0<1与1<0同时成立,这与性质(1)矛盾。
再看i<0的情况,这时由性质(3),可得i+(-i)<0+(-i =>0<-i。于是性质(4),可得0·(-i)<(-i)2 =>0<-1。
由此,可以和上面一样,推得0<1与1<0同时成立,与性质(1)矛盾。
这样,我们证明了,在复数集C中,对任何两个数a,b都适用的大小关系是不存在的。