作者flamesky (猪也会跑哦)
看板W-Philosophy
标题Re: 自然数和整数一样大的证明
时间Sat Oct 25 23:09:34 2008
简单说两句,用语言来解释数学往往是不准的
比如大小的问题,数学上是不用大还是小这种模糊的字眼的
一般日常生活中比某集合大小的方法,
一种是包含关系
如果A包含B,那麽A至少不比B小,若A中除了有B还有别的东西,那麽A比B大
这个想法很简单,而且用这种观点来看整数是比自然数大的。因为自然数只是
整数的真子集。进一步说就是有一个函数,每个B都对应一个A,但A中有的没有B中的对应
所以A比B大
所以就谈到对应关系
如果能把A和B中的全部东西一对一的对起来,那麽A和B是一样大的,
这里就可以构造一个这种简单的函数让自然数和整数对应起来。
方便起见这里自然数包含0,
做如下对应
我们知道自然数都能写作2n-1和2n的形式(非奇即偶)
自然数 整数
2n-1 ---------- n
2n -n
很明显,这里的对应是一对一的而且每一个都可以对。
而日常生活中这两种对我们来说没有太多的问题,如果有第一种情况,第二种是显然的
那是因为生活中遇到的都是有限的东西,就不存在这种问题。
对于後一种对应关系,我们用cardinal number即基数(或势)来表示集合元素个数的多少
而我们日常用的自然数本质上就是这个东西,如3,他代表所有能够和集合
{a,b,c}一一对应的集合的全体,而把这些集合抽象出来就是为了便于比较
逻辑链如下
A B
苹果,苹果,苹果 ? 苹果,苹果
| | |
| | |
3 > 2
而前一种是
A.苹果 苹果 苹果
| | | A>B
B.苹果 苹果 (无)
这些,人们往往是用在有限范围内的。
所以由经验会有若满足第一种情况必然有第二种情况的经验想法
但数学不讲经验,只讲逻辑。
(为啥经验只能在有限中有用,数学可以证明,这要牵涉到一些更高的概念)
对于自然数和整数这种无穷,我们用一个基数 表示(打不出来,是个希伯来字母,
念阿列夫0,因为cantor想纪念下自己的祖宗)
好了,那麽无穷是不是就只有阿列夫0这一种呢?即所有的无穷都可以和自然数一一对起来
不是的,比如实数的数量就比自然数多,即任何一个函数都无法使这两个一一对起来
总会有些实数对不上去,这是个很简单而精巧的证明
(大概思想是将实数用2进制0,1小数表示,任找一个从自然数到实数的函数f,
把每个自然数的像f(n)的值
取一部分小数位(如f(n)取第n位an),然後构造这个实数,让这个实数每个小数位
上的数bn都不等于所对应的an,然後构造的这个数无论哪个自然数映过去都在某一位
和他不等,即有实数这个函数映不到)
最後,那无穷大有多少种,一个叫Cantor-Bernstein定理告诉我们有无限种
这个定理告诉我们,任何一个集合A,他的所有的子集合所构成的集合B(A的幂集)
B的基数必然比A多,所以不断的取自己的幂集,就能得到越来越大的无穷大这样
※ 引述《aletheia (cOnJeCTuRe)》之铭言:
: ※ 引述《aletheia (cOnJeCTuRe)》之铭言:
: : 标题: Re: [闲聊] 石头论证B版
: : 时间: Sun Oct 12 13:45:37 2008
: : 推 krisnight:囧我想到痛苦的集合论 10/12 14:23
: : 推 artyman:有趣的是 康托後来表示他是受到上帝的帮助 才证明出这定理 10/12 15:19
: : → aletheia:查过了 整数和自然数一样大的证明 是康托第一个证的 10/13 00:34
: : 推 A1Yoshi:不如来讨论那个证明吧。还蛮好玩的说~ 10/13 02:23
: : → aletheia:是说Schroder-Bernstein Theorem吗 10/13 15:25
: : 推 zoneline:我也想看那个证明 推一个!!!! 10/14 00:27
: 我在logic板写了一篇关於Schroder-Bernstein Theorem的证明
: 如果有Schroder-Bernstein Theorem的话
: Z和N一样大的证明颇简单,如下:
: 给定 f:Z->N , f(n)=n
: g:N->Z , f(n)=|n , if a>b
: |-n , if a<b
: 根据Schroder-Bernstein Theorem,那麽Z和N为equinumerous
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◆ From: 58.25.156.146
1F:推 Equalmusic:修集合论的时候我就不太懂这个实数比自然数多的证明 10/26 17:44
2F:→ Equalmusic:这个证法不是只能说这个函数对不到 10/26 17:44
3F:→ Equalmusic:怎能证明不存在一个函数拥有这样的对应关系? 10/26 17:45
4F:推 tOlaNd:注意是『对任意函数f』都可以用这个对角线证法构造一个实数 10/26 20:10
5F:推 Equalmusic:Ach, so. 10/27 05:18