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无穷集合之可数集——逻辑学笔记5

已有 12318 次阅读 2017-2-8 21:26 |个人分类:逻辑学|系统分类:科研笔记| 可数, 无穷集合

我们从小就学会数数,12345……,能数出篮子里有多少苹果,天上有多少星星。如果一个集合上的元素,我们一个一个地数,每个元素或迟或早都会数到,我们就说这个集合是可数的。有穷集合肯定是可数的,这里只讨论无穷集合的情况。

首先自然数集是可数的。实际上,我们有时把可数集定义为,能和自然数集建立一一对应的集合。

奇数集也是可数的。将它的元素从小到大排列就行了,1359……,这样,每个奇数早晚都会出现在这个数列上。同样,偶数集也是可数的。

注意,在列出集合元素的时候可以重复,比如112233……,只要每个元素最终都会出现就行了。

有些集合不容易判断它们是否可数。比如整数集是不是可数的?我们把哪个数放在第一呢,如果把0放在第一位,然后将它们从小到大排列:01234……。负数是不会出现在这个数列上的。又比如正有理数集,是否可数呢?像数轴那样把它们从小到大排列肯定是不行的,因为没有任何一个有理数排第一位。问题是否存在其他的排列方式可以把它们按顺序数出来呢?

下面来证明关于可数集的一些结论。

1、整数集是可数的

这样排列:01-12-23-3……

2、所有正整数有序对(m,n)组成的集合是可数的


按图中这样的顺序排列,每个有序对都出现在这个序列上。

3、正有理数集是可数的

正有理数是能表示成正整数之比的数,即m/nmn都是正整数。上面已经给出了所有有序对的排列方法,这里只要用m/n取代(m,n)就行了。

1/11/22/11/32/23/11/42/33/24/1……。在这个数列上,相同的有理数会重复出现,实际上是出现无数次。比如1/1=2/2=3/3=……,但这不影响有理数集是可数的。

4有理数集是可数的

在上面的数列中插入负有理数就可以了

1/11/2-1/22/1-2/11/3-1/32/2-2/23/1-3/11/4-1/4……

5、两个可数集的并是可数的

假设可数集A的元素这样排列:A1A2A3A4A5……

假设可数集B的元素这样排列:B1B2B3B4B5……

它们并集的元素就这样排列:A1B1A2B2A3B3A4B4……



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