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4. 无穷多个元素的集合如何比较大小?
如果我们将集合分为有限个元素的集合“有限集”和无穷多个元素的集合“无穷集”,那么遇到比大小的问题,将会包含下面这三种情况:
(1). 有限集vs有限集
(2). 有限集vs无限集
(3). 无限集vs无限集
前两种相信吧友们都是信手拈来,左边摆3个元素,右边摆4个元素,妥妥地右边更多嘛。
如果右边是无数多个元素的话,那就更加毋庸置疑了,右边更多!
问题来了,假设两边都堆了无穷多个元素,那该怎么比?
之前所说的方案就好像两个教室中摆了一堆椅子,你将这些椅子列成了两排👇
LLLLLLLLLLLLL
LLLLLLLLLLLLLLLLL
然后你发现下面那排更长,所以更多,第一个问题完结。
而如果其中一组是无穷多把椅子👇
LLLLLLLLLLLLL
LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL.......
你更确信了下面更多,毕竟相较于上面那寥寥几个下面的椅子都望不到头,第二个问题随之终结。
然后现在,你面朝两个无限集👇
LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL.......
LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL.......
你麻了,看长度是看不出来个样,至少我是看不出省略号后面谁更长……
因此,我们需要换种方案来比较无穷集的大小。
例如——尽可能的同时将椅子塞进教室,最后比较教室外面剩的有限把椅子不就行了?
[LLLLLLLL......LLLLLLLL]LLLL
[LLLLLLLL......LLLLLLLL]
在等着你把椅子一对一对地放完后,猛然发现,左边还剩下4个,右边没椅子了,于是我们就知道了,左边椅子更多,为啥?因为教室里面数量一致,谁还有剩谁就是更多的那个,很显然吧。
数学上,椅子要对应地换成集合,对于任意两个无限集A,B,如果存在某个A到B的双射(即一一对应),那么|A|就=|B|——这便是无限集之间的大小比较方案。
我们举几个实际点的例子。
自然数集N和偶数集2N,这双射都快写脸上了,x→2x,于是|N|=|2N|;
自然数集N和整数集Z,将N拆成偶数集2N和奇数集2N+1,Z拆成非负整数集N和负整数集Z-,2N与N一一对应,2N+1与Z-一一对应,于是N和Z一一对应,得到|N|=|Z|。
你能说明自然数集N和有理数集Q元素个数相等吗?


IP属地:湖南本楼含有高级字体51楼2022-08-14 00:07
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