作者ginstein (迈向学术之路)
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标题[其他] 每个自然数都是有限大吗?
时间Tue Sep 2 11:54:28 2025
微积分早期时,欧拉在《无穷小分析引论》中,
直觉地使用无穷小和无穷大(包括自然数),
启发式推导出了许多公式,虽不严谨但绝大多数都是正确的。
现代数学的一个重要基础观点是──每个自然数都是有限大。
因为皮亚诺公理体系定义了自然数集合,并将有限集定义为对应某个自然数。
另一种方式是将自然数起点定义为有限,有限自然数的後继亦有限,
透过数学归纳法得出每个自然数都是有限大。
那麽,从起点「不断加一」的自然数,是永远有限大的状态吗?
还是会超越有限,变成无穷大的状态呢?
为方便用具体方式陈述,以下设自然数起点为 1,
无穷数列可表示为 x={x_n}={x_1, x_2, ..., x_n, ...}。
用 x >_a y 表示数列 x={x_n} 终究大於数列 y={y_n}
(存在自然数 N,当 n>N 时恒有 x_n>y_n)。
令数列 S={1, 2, 3, ...} 为自然数无穷数列。
称数列 N^m 为 m 号有限自然数生成数列,
N^1={y^1_n}={1, 1, 1, ...},N^2={y^2_n}={1, 2, 2, ...},
m 号生成数列 N^m={y^m_n}={1, 2, ..., m-1, m, m,....},
当足标 n<m 时分项 y^m_n=n 显示递增状态,
当 n≧m 後分项 y^m_n=m 保持不变。
注意到每个数列 N^m 对应自然数 m。
集合 {N^m | m 为自然数} 对应自然数集合 {m | m 为自然数}。
显然对任意(有限的)自然数 m 有
S={n} >_a {1, 2, ..., m-1, m, m,....}=N^m,
不断加一的自然数终究大於任意有限自然数。
「不断加一的自然数大过所有的有限自然数後」,
我们进一步追问的是,自然数数列 {n}={1, 2, 3, ...} 的尽头是什麽?
所有的有限自然数後是「空了不存在」吗?
还是「存在无穷大自然数」呢?
每个自然数都是有限大吗?对这个重要的数学基础观点,你有什麽看法?
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At the end, it never ends.
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1F:推 sunev : 先定义有限大,再讨论是否每个自然数都是有限大 09/02 16:40
2F:推 LPH66 : 你觉得以你的 N^m 记号,「无限大」的「自然数」 09/02 19:37
3F:→ LPH66 : 是长成什麽样子的数列? 09/02 19:37
4F:→ LPH66 : 为何你会认为那个数列代表「无限大」的「自然数」? 09/02 19:38
5F:→ ginstein : S 大,N^m 应该够用了。L 大,稍待几回。 09/02 20:53
6F:推 TimcApple : 你当然可以定义一个包含无限大的自然数集合 09/03 00:14
7F:→ TimcApple : 只不过那不是原版自然数 而是G版自然数而已 09/03 00:14
8F:→ TimcApple : 然後不能因为每个自然数之後都有自然数 09/03 00:15
9F:→ TimcApple : 就说同时位於所有自然数之後的数也是自然数 09/03 00:15
10F:→ TimcApple : 这两个是不一样的概念 09/03 00:15
11F:推 ERT312 : 你的想法很有趣诶......但都有埋陷阱 09/03 11:45
12F:→ ERT312 : 任何一个自然数都不能让你"不断加1"得到,只能加有 09/03 11:46
13F:→ ERT312 : 限次。还有上一篇的"唯一"的概念虽然有个"一",但 09/03 11:47
14F:→ ERT312 : 应该与自然数无关吧,不然把它翻成英语 unique 09/03 11:48
15F:→ ERT312 : 自然数在哪? 09/03 11:48
16F:推 wrvuxci : 这应该没什麽问题,对,所有自然数都是有限大 09/03 12:17
17F:→ wrvuxci : 就是照标准定义,字面意思上理解,不用讲其他的 09/03 12:20
18F:推 arrenwu : 这问题不如说,无限大这概念本就只对数列性质才成立 09/03 18:00
19F:→ arrenwu : 对於正整数来说没有无限大的概念 09/03 18:01
20F:→ arrenwu : 也就是你要问 只能问像是"数列的极限是否无穷大" 09/03 18:02
21F:→ ginstein : 感谢诸位大大评论,部分回应稍待几回。E大,那时想 09/03 23:38
22F:→ ginstein : 的是,有这个那个是同一个集才唯一,这样有两个,2 09/03 23:38
23F:→ ginstein : 的概念。不清楚是不是必要。 09/03 23:38
24F:→ mantour : “我家人有爸爸、妈妈、我和弟弟”,应该不需要自 09/04 11:59
25F:→ mantour : 然数的概念。“我家有4个人”才需要自然数的概念。 09/04 11:59
26F:→ mantour : “爸爸跟妈妈是不同人”也不需要数字的概念 09/04 12:02
27F:→ ginstein : 认知过程似乎是先认识具体的物,再抽象出数字概念 09/04 13:24
28F:→ ginstein : 。所以自然语言中,具体集合的概念比抽象的数字更 09/04 13:24
29F:→ ginstein : 基础? 09/04 13:24
30F:推 sunev : 以自然语言为例,的确有些自然语言是没有明确数字的 09/04 16:14
31F:→ sunev : 概念。 09/04 16:14
32F:推 chang1248w : 无限是个动态的过程吧,要把它符号化需要进一步处 09/04 17:28
33F:→ chang1248w : 理 09/04 17:28
34F:→ wrvuxci : 就是看cardinality,集合论中有定义 09/04 21:09
35F:→ ginstein : s大,印象中是没有大数字概念, 123有的 09/04 21:43
36F:→ ginstein : c大说的是潜无穷, 康托尔是实无穷 09/04 21:44
37F:→ ginstein : w大说的是实无穷 09/04 21:46
39F:→ sunev : around the world have no numerals above two to 09/04 22:58
40F:→ sunev : four" 09/04 22:58
41F:→ backpacker18: 任何有认真修过大学微积分的人应该都能秒答这题XD 09/04 23:04
42F:→ ginstein : 谢谢 s 大 wiki 资料,学习了 09/05 11:45