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不可數集
鎖定
- 中文名
- 不可數集
- 外文名
- uncountable set
- 定 義
- 不是可數集的集合為不可數集
- 普遍方法
- 對角線法
- 學 科
- 數學
不可數集預備知識
等勢
有限集與無限集
(1)自然數集合 N 是無限集。
基數
與有限集合中元素的個數的記法一樣,集合 A 的基數用
表示。顯然,每個有限集都恰與集合
等勢,其中
,
。若
,則令
;對於無限集,則用一個特殊記號表示,例如對自然數集合 N ,令
ℵ₀(讀作“阿列夫零”)。
我們希望基數像普通數一樣,也具有相等關係和大小順序。設 A 和 B 為兩個集合:
(1)若 A~B,則稱 A 的基數和 B 的基數相等,記為 | A |=| B |,否則記為| A l ≠ l B l;
(2)若存在 A 到 B 的單射,則稱 A 的基數小於或等於 B 的基數,記為l A I ≤l B l,或者稱 B 的基數大於或等於A的基數,記為l B l ≥l A |;
(3)若l A I ≤l B l,且| A l ≠ l B l,則稱A的基數小於 B 的基數,記為| A | < | B |,或者稱B的基數大於A 的基數,記為l B l > l A |。
由定義,l A I=l B I可形象地理解成,A 中的元素與 B 中的元素一樣多。顯然,上述定義是有限集合的元素個數有大小的推廣。容易驗證,集合基數的關係具有自反性和傳遞性。義由Bernstein(伯恩斯坦)定理知,集合基數的關係還具有反對稱性。因此,集合基數的關係是一個偏序關係,進一步還可以證明它是一個全序關係。於是,像實數一樣,任何兩個基數均可以比較大小,基數也有無限多個,而且無最大者。
關於基數,有如下結論:
(1)設A 和 B 為兩個集合,於是l A I ≤l B l,或者l B I ≤l A l。
(2)基數之間的相等關係“=”是一個等價關係。
不可數集定義
不可數集是無窮集合中的一種。一個無窮集合和自然數集合之間要是不存在一個雙射(不存在一一對應關係/法則),那麼它就是一個不可數集。
不可數集應用典例
實數集R
證明過程:令
,函數
是從 R 到 S 的雙射,因此 card(R)=card(S) ,下面證明S是不可數集。
其中
。
構造實數
,其中
。
無理數集
無理數集也是不可數集。事實上,反設無理數集至多是可數集,因為有理數集是可數集,實數集就是有限個至多可數集的並集,為至多可數集,與已得的結果矛盾。所以無理數集是不可數集。
區間 [0,1]
區間 [0,1] 是不可數集。
證明過程:(反證法)
對
,存在 [0,1] 中長度不超過
的閉區間
,使
;
對
,存在
中長度不超過
的閉區間
,使
;
如此下去,得到一列閉區間,滿足:
(1)
;
(2)
的長度不超過
,且
。