為什麼(0,1)間實數無法與自然數構建雙射?

時間 2021-05-10 02:20:40

1樓:

(0,1)是乙個完全集(perfect set),完全集不可數,而自然數可數。完全集指的是集合內任何乙個點都是這個集合的極限點。證明思路和康托對角法其實一樣

2樓:奔跑的肉球

首先,power set of N(所有自然數的子集)這個集是比自然數大的,不能找到一一對應。(實際上任何集合的power set都比它本身大)

這個證明就是建立乙個(0,1)到這個power set of N的一一對應

首先我們把每乙個0到1之間的數都寫成二進位制的,也就是x = 0.d1d2d3d4...,d_i=0或1

然後,對每乙個x,我們都可以用以下方法找出乙個集S:如果d1=1,那麼1就在S裡面,如果d1=0,那麼1就不在S裡面;如果d2=1,那麼2就在S裡面,如果d2=0,那麼2就不在S裡面,以此類推。

易證,這個函式(map)是一一對應的。

也就是說,(0,1)和這個power set of N是一樣大的,也就比自然數大。

3樓:

無窮多分兩類:一類是可數(列)無窮多,例如N,Q,另一類是不可數(列)無窮多,例如R。N離散Q稠密R連續。

集合論,實變函式這類大學本科數學專業的專業課會講這些。集合的勢或基數(power)不同。阿列夫0,阿列夫1。

還有連續統。2的阿列夫0次方=阿列夫1。一一對應(雙射)意義上的等價(等勢)。

積分,測度,概率論中也會有類似的應用,0測集。你弄懂阿列夫0,阿列夫1,就懂它們間的本質區別了。

4樓:羅宸

感覺題目被改過了,因為如果題主已經知道用 「和自然數建立一一對映」 這樣的語言了的話,是不大可能不知道對角線法的...

簡單的說,假如存在乙個這樣的一一對映,不妨設為f,你就可以用這個f把0至1(不包含)的小數乙個個編號列出來(每個小數x給它分配乙個自然數f(x)作為編號)得到乙個列表L(當然這個列表不會終止)。如果你列出來了,你就可以構造乙個y,y的第i位和列表裡第i個小數的第i位不一樣,這樣構造出來的y和列表裡任何一項不等(因為至少有一位不一樣)所以y不在列表中,這就和之前的假設「f是一一對映」矛盾了……

當然我不知道以上有沒有回答題主的「如何找到乙個無法與自然數一一對映的實數」這個問題,因為我(或者說對角線法)並沒有真的找到乙個這樣的數,而是在假設存在乙個一一對映f的前提下,找到了乙個y……

我不知道我有沒有說清這兩個命題的區別……

題主要的是:

存在y,對任意f(f是小數到自然數的一一對映),f(y) = undefined

而我給的是:

若存在f(f是小數到自然數的一一對映),則存在y,f(y) = undefined

當然題主要的命題也沒錯啦,只是我隨便拿乙個小數都可以搪塞題主啦,因為如果題主要反駁我,至少要給乙個f出來啦,而這樣的f並不存在啦,所以前提根本不可能滿足,於是就是 undefined infers anything啦……

5樓:柯西

不是這麼說,任何實數都可以對應到自然數,但是取定一種對應法則以後,總是有剩下的。把0到1分成三個閉區間(交界共享),則存在乙個區間不能和1對應,對這個區間,同樣三等分,有乙個區間不和2對應,對該區間一樣處理,一直下去得到乙個閉區間的套,那麼由0到1區間的完備性(其實這才是實數不同於其他數的性質),有乙個數在所有這些套中間,也就不能對應到任何乙個自然數。

6樓:三行腳印

一一對應是不可能的,因為自然數集是可數的,或者說可列出的,;而0~1間的實數組成的集合是不可數的,簡單說就是不可列出的;你的第二個問題是錯誤的,因為兩個集合間不存在一一對應,問題無意義。

7樓:Richard Xu

這是用康托對角線法證明實數集和自然數集不等勢。

反設兩者等勢,那麼我們可以將0~1之間的小數像這樣列成一張表。

然後我們找乙個小數,它的小數點後第一位和表中第乙個小數的小數點後第一位不同,第二位和第二個的第二位不同……第N位和第N個小數的第N位不同……直至無窮,因此它不被包含在這張表中,矛盾。

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