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我们从小就学会数数,1、2、3、4、5……,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,1、3、5、9……,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1、1、2、2、3、3……,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:0、1、2、3、4……。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:0,1,-1,2,-2,3,-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/n,m和n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。
1/1,1/2,2/1,1/3,2/2,3/1,1/4,2/3,3/2,4/1……。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。
1/1,1/2,-1/2,2/1,-2/1,1/3,-1/3,2/2,-2/2,3/1,-3/1,1/4,-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:A1、A2、A3、A4、A5……
假设可数集B的元素这样排列:B1、B2、B3、B4、B5……
它们并集的元素就这样排列:A1、B1、A2、B2、A3、B3、A4、B4……
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GMT+8, 2024-11-24 17:43
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