有理数和无理数?有理数和无理数概念( 二 )


NO.3有理数可数吗?
可数
有理数可以表示为q/p的形式,取正有理数部分,我们可以按p+q的值由小到大来列出所有正有理数,具体的顺序可以参照下图 。
按上述规则,可列出所有正有理数,负有理数亦可以列出来 。
所以有理数集也是可数集 。
补充一下可数集概念:能与自然数集建立一一对应关系的集合 。
可数集的基数是最小的无穷量,康托尔把这个量记为?0(希伯来文,读作“阿列夫零”) 。同时康托尔指出,阿列夫零是最小的无穷量,那比阿列夫零更大的无穷在哪呢?
NO.4上场吧!无理数
无理数可数吗?或者说实数可数吗?
答案是:NO
康托尔运用对角线法来论证这一点,证明过程很短,却堪称精妙绝伦!(妈妈问我为何跪下看书系列)
考虑整个实数集是否可数,我们先考虑0-1之间的所有实数是否可数 。假设存在某种规则能够列出0-1之间的所有实数:
0.……
0.……
0.……
0.……
0.……
0.……
……
以上的数随便写的,此时康托尔问,0.……在什么位置?
这个数是怎么取的呢?取第一个数的第一位小数加1,取第二个数的第二位小数加1,取第三个数的第三位小数加1,取第四个数的第四位小数加1……,也就是上面数中红色的数字加1 。
假如0.……在第n个位置上,则它的第n位小数应该等于第n个数(也就是它自身)的第n位小数加1 。
简单说,这个数的第n位小数等于它本身第n位小数加1 。显然这是不可能存在的!
所以不存在任何一种方法能够把0-1之间所有的实数全部列举出来,当然也不可能存在一种方法能够把全体实力列出来 。
像这样的无穷称为不可数无穷,不管你承认还是不承认,同样是无穷,也能分出不同种类 。无理数集、实数集称为不可数集 。
在数轴上任取一段线段,由这些连续着的点构成的集合均为不可数集,又称连续统 。基数记为c 。
NO.5 c=?1
既然已经明确了有理数代表着可数无穷,而无理数则代表着不可数无穷,那可数与不可数到底谁更多呢?换句话说,?0与c谁更大呢?
事实上,从概率的角度来看,在数轴上任取一点,取到有理数的概率为0 。
无理数是无限不循环小数,有理数包含整数、有限小数和无限循环小数,我们可以把整数和有限小数看成后面的小数位均为0的数,举个例子,1.8=1.……,后面的小数位都是0 。
现在我们给一个数填充小数位,有无数个小数位需要我们填充,而填充的数字都是随机取的,所以说都取0或者说取到一列循环数的概率为0 。借助于这样一个想法,无理数不仅比有理数多,而且多得多!
怎么样能够比无穷还要多?
对于集合{1},它有两个子集:空集、{1},子集组成的集合的基数为2^1;对于集合{1,2},它有四个子集空集、{1}、{2}、{1,2},子集组成的集合的基数为2^2,以此类推,若一个集合的基础为n,则其子集构成的幂集基数是2^n 。
那如果原集合的基数是?0呢?
事实上,康托尔已经证明出,c=2^?0,这里的?0是无穷大的,所以能想象c有多大吗?
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