為什麼都是稠密的,有理數可數,而無理數不可數呢?

時間 2021-05-09 03:53:44

1樓:find goo

中位線悖論,了解一下。

現在的數學,拿到計算機中就不成立了,需要演算法修正,不然沒辦法用,因為數學是無限連續,而計算機中有上下限限制的,不存在無限連續。

本質上講,計算機演算法才是客觀的數學,是可以客觀試驗的。

而人數的數學公式是一種擬合,是唯心的,如平行公理,二條直線在自然中是不可能一直平行,那樣槓桿力會變得無限大,光都受引力影響會彎曲,根本不有在什麼絕對平行。

無限連續就會導致很多數學悖論,自然界是量子化世界是離散的,兩者有本質區別,計算機的演算法計算也是離散計算,不是無限連續計算。

這兩者差異在連乘,指數增長下,會產生蝴蝶效應,指數鴻溝,如深度學習中梯度演算法中,梯度消失就是這種表現。

數學本質是文科,很多都是人為規定,如無窮大參加運算就人為規定個返回值,計算機中用不常用符號表示,極限在計算機中是無限死迴圈,一旦打斷取值無限死迴圈也被打斷變成了具體數,也就不能參加運算了。

所以計算機演算法才是真正的客觀數學,以客觀計算為中心,是自然科學。

而人類的數學本質是文科,模型是擬合建模語言,建立在各種自然界不存在的假設上面。

2樓:

關於這個問題,要注意的是,稠密性和連續性是兩回事。

直觀來看,我們說有理數集是稠密的,是指在數軸上任意取乙個區間,不論這個區間多小,都必然包含至少乙個有理數。但在數軸上任意取乙個點,這個點就不一定是有理數了,但一定是某個實數,因為實數集是連續的,或者說實數集具有完備性,滿足一系列完備性原理/定理。

至於可數和不可數,有理數可數可由有理數集的可列性證明(與自然數集一一對映),而Cantor的對角線則證明了實數不可數。

3樓:晗妹

稠密和可數不可數沒關係,,,你這個問題有問題,稠密是拓撲性質。

可數不可數這個是集合的勢。都不是乙個範疇有什麼因果關係?

對於歐幾里得空間Rn,你可以證明如果乙個集合是稠密的,那他至少是無限可數的(一定不是有限的)並且是可以做到取乙個稠密子集恰是可數的。

4樓:beanandbean

我來殺雞用牛刀、降維打擊了:稠密線性序是乙個一階公理化理論,根據勒文海姆–斯科倫定理顯然可有不同大小的無限模型。同時,稠密線性序是乙個 範疇的理論,即其所有可數模型都是同構的,但是 和 顯然因為完備性而不同構,所以 不能可數,也即無理數集 不能可數。

首先,題中所說的「稠密性」,我們將其抽象為模型論中的(無端點)稠密線性序理論(theory of dense linear order with no end elements),符號表示為

這裡的前三條公理保證了 在論域上是乙個全序關係,即滿足三分律和傳遞性,第四條公理要求「任意兩值之間必還有乙個值」,即稠密性,而第五條公理要求「任意值之前、之後都還有值」,也即不存在最大、最小值,即「無端點」的要求。

易於驗證,在 和 上的自然全序都平凡地滿足上述公理。同理,無理數集也滿足稠密線性序理論。

關於稠密線性序,我們的第乙個關注點是它是乙個一階理論。這裡的一階指的是「所有量詞都作用於論域上的元素」,也就是比如當我們考慮數集 時,上述所有的公理限制的都是「對於 上的任意一數 ,......」或者「 上存在一數 滿足......

」。可以比較乙個非一階的公理,比如實數集的完備性公理:(注意到其中使用了量詞「對於 的任意子集」)

的任意有上界的子集必有上確界,寫作

(此處用模型論記法, 表示 在 所表示的子集中; 為 的縮寫)

一階理論和更高階理論最大的不同在於它是乙個完備的理論(注意這裡的完備性和實數的完備性沒有關係,而是指模型論中的哥德爾完備性):若乙個一階理論(即一組公理的集合) 蘊含命題 ,即每乙個滿足該公理的數學結構都滿足命題 ,那麼存在乙個有限長度的 的證明。

更廣為人知的是,在更高階的邏輯語言中,包括了一定算數符號的理論能夠產生確實被其模型所滿足、但是不存在有限長度證明的命題,也即哥德爾第一不完備性定理。但是稠密線性序是乙個一階的邏輯理論,也就是說我們可以自由的使用證明的存在性來輔助我們推理,其一直接推論就是一階邏輯的緊緻性定理:任意(可能包含無限條公理的)理論 可被乙個模型所滿足,當且僅當 的任意有限子集都可被滿足。

證明:假定 不可被任何模型滿足,根據語義蘊含的定義和假推出真的法則,我們說 蘊含乙個矛盾,即 。又根據一階邏輯的完備性,存在乙個有限長度的證明從 推出矛盾。

現在,考慮這個證明中所使用的前提,因為證明的長度有限,其必然只使用了 中的有限條前提,因此可令 為這些前提所構成的有限子集,那麼從 即可推出矛盾,也即(根據演繹系統的可靠性) 是不被任何模型滿足的,因此若 的任意有限子集都可被滿足,則 也必可被滿足。原定理的另一方向是平凡的。

現在,我們已經知道稠密線性序理論是有乙個可數無限模型 的一階理論,因此對於任意大於 的無限基數,勒文海姆–斯科倫定理都保證了稠密線性序有乙個至少如此大小的模型——也就是說,不僅僅是存在不可數的無理數集不值得奇怪,我們還可以有大小為 、 等等的稠密線性序集,所謂的「稠密性」看似是將一組值完整地排布在數軸上的性質,但其實對給出的數學結構中物件的具體數量(也即我們直覺理解中的稠密程度)沒有作出任何限定。

現在,如我們在開頭所說,稠密線性序是 範疇的,這點最早被康托爾證明:

證明:假設 , 是稠密線性序的兩個可數模型,那麼我們可列舉 中的元素為 、 中的元素為 。現在,我們定義 上的乙個新序列 和 上的乙個新序列 ,使得它們滿足如下關係:

當 為奇數時,令 ,即未在 中出現過的、在原數列中最靠前的 ,然後找到 滿足對於所有 , 當且僅當 (因為兩個序集都稠密、無端點,我們總可以找到這樣的 )。反之,當 為偶數時,令 ,即未在 中出現過的、在原數列中最靠前的 ,然後找到 滿足對於所有 , 當且僅當 。現在,我們可以考慮對映 滿足 ,那麼若序列 和 分別完整地包括了 和 上的所有元素,則顯然 是乙個保序的同構對映。

我們現在就用數學歸納法證明 上的每乙個元素都出現在序列 中:根據定義,顯然 ;若 出現在上述序列中,即 ,那麼 的出現不會晚於 後的下乙個奇數,因此根據數學歸納法任意 都出現在了序列 中。同理,任意 都出現在了序列 中,因此上述對映 確實構造出了 到 的乙個同構。

現在,我們知道有理數集是可數的,因此若無理數集、實數集也都是可數的稠密線性序,那麼它們必然都同構。然而,有理數集不完備而實數集完備,因此它們明顯不同構:

證明:假設 是兩集合自然全序之間的乙個同構,那麼我們考慮 的子集 。 顯然有上界,比如 就是 的乙個上界,因此根據實數的完備性 存在乙個上確界 。

現在, 是同構,因此我們可找到一有理數 ——若 ,則根據稠密性存在有理數 滿足 ,也即 ,與 是 的上確界矛盾;若 \sqrt" eeimg="1"/>,則根據稠密性存在有理數 滿足 q > \sqrt" eeimg="1"/>,也即 f(q)" eeimg="1"/>,但 又是 的乙個上界,也與 是 的上確界矛盾。因此,我們必有 是有理數,這不可能。所有,上述同構 必然不存在。

因此,根據稠密線性序的 範疇性可知實數集不可能可數,因此其去除可數的有理數集得到的無理數集必然也是不可數的。

5樓:hhh

因為有理數能寫成p/q形式所以可數,因為有理數的四則運算都是有理數,任意兩個有理數a和b之間都有有理數(a+b)/2是介於a和b之間所以稠密。稠密和可數沒有關係,康托集是稀疏不可數的。

6樓:鍵山怜奈

因為可數只不過是指的和自然數集存在集合意義上的雙射,所以無理數不可數也沒有什麼可奇怪的。可數沒有任何深層的含義,只不過是集合的一種性質。

既然有理數是稠密的,那麼為什麼存在無理數?

張若閒 簡單點,有理數不管再怎麼稠密,有理數都是明確的。0.1是有理數,0.1011是有理數,0.101101246499494946434616424513191還是有理數。有理數就是確定的數,不管多少位,他就是有限的。不管它多小,你願意分多少,總有乙個最終準確的數字。但無理數和有理數就不在乙個緯...

有理數 的 有理 是什麼意思?

Chenxing Li 有理數 無理數 的定義 可以 無法用整數相除 p q 的 比例 方式表達的數字。然而,比例為什麼要用 理 字呢?追根溯源,首先要由發現 無理數 概念的古希臘人來背鍋 在古希臘語中,描述無理數的形容詞 alogos 是個多義詞 既可表示 缺乏理性 又可表示 無法表達 的詞源 是...

我可否認為有理數在數軸上的長度為0,而無理數的長度為無窮小呢?

賈嗚 說的是實際上現實中實踐中應用中不能準確取整。理論上有個1 但實際上不能取一段下來這一段就是那個1 這是理論模型和實際應用之爭 宣告 不是專業人士!認識有錯誤,表達不專業還請各位海涵 恕我大膽猜測一下,題主的意思是,有理數是 具體 的,所以在數軸上是不佔長度 如果數軸是線 或者說不佔體積 如果數...