Структура некоторых числовых множеств. Структура некоторых числовых множеств Множество действительных чисел имеет мощность континуума

Покончив, таким образом, с вопросом о континууме одного измерения, я считаю последовательным обратиться к континууму двух измерений. Прежде всякий конечно, думал, что плоскость содержит больше точек, чем прямая; поэтому все были крайне удивлены, когда Кантор показал, что мощность двумерного континуума в точности равна мощности континуума одного измерения Если вместо возьмем квадрат со. стороной 1, а вместо - отрезок длиной единица, то следует доказать возможность установить между точками обоих множеств взаимно однозначное соответствие (рис. 125).

Причина того, что это утверждение представляется таким парадоксальным, заключается, вероятно, в трудности освободиться от представления об известной непрерывности соответствия, а между тем в действительности то соответствие, которое мы имеем в виду установить, оказывается в высшей мере разрывным или, если хотите, неорганическим. Образно говоря, оно в такой мере разрушает, кроме «мощности», все, что является характерным для плоского и для линейного образов как таковых, как если бы все точки квадрата насыпали в мешок и затем самым основательным образом перемешали их.

Множество точек квадрата совпадает с множеством всех пар десятичных дробей вида

которые мы, как и раньше, предполагаем написанными в бесконечном виде. Следовательно, мы исключаем те пограничные точки, для которых одна из координат у обращается в нуль; иными словами, исключаем обе стороны квадрата, примыкающие к началу координат О, между тем как обе другие стороны сохраняем. Но нетрудно убедиться в том, что это не изменяет мощности множества точек. И вот основная идея доказательства Кантора заключается в том, чтобы слить обе эти десятичные дроби в одну новую десятичную дробь z, по которой в свою очередь можно было бы однозначно определить х, у и которая принимала бы ровно по одному разу все значения когда точка один раз пробегает по всему квадрату. Если рассматривать z как абсциссу, то получим тем самым требуемое взаимно однозначное соответствие квадрата и единичного отрезка при этом в соответствии с соглашениями относительно квадрата у этого отрезка принимаем во внимание только одну конечную точку

Такое слияние двух координат у в одну мы попытаемся сначала получить тем, что положим

действительно, из этой дроби можно, отделяя четные и нечетные десятичные знаки, восстановить однозначным образом .

Но тут ввиду двоякого способа написания десятичных дробей возникает следующее возражение: такое z не пробегает всего ряда значений когда пробегает все пары бесконечных десятичных дробей, т. е. все множество точек действительно, хотя при этом для z всегда получается бесконечная дробь, но существуют такие бесконечные дроби, как, например,

которые получаются только из конечной дроби или у, в нашем примере из

Обойти это затруднение легче всего при помощи следующего видоизменения метода Кантора, предложенного Кёнигом из Будапешта. А именно, Кёниг понимает под а, b, с не отдельные цифры, а известные комплексы цифр, я бы сказал, «молекулы» десятичной дроби, соединяя в одно целое всякую значащую цифру, отличную от нуля, со всеми непосредственно ей предшествующими нулями; благодаря этому выделяется роль нулей. Тогда всякая десятичная бесконечная дробь должна иметь бесконечно много молекул, так как в ней появляются все снова и снова отличные от нуля цифры, и наоборот. Например, в дроби

за такие «молекулы» следует принять

Пусть теперь в вышеприведенном правиле сопоставления и z символы обозначают такие молекулы. Тогда всякой паре будет снова однозначно соответствовать бесконечная дробь z, которая в свою очередь определит х и у. Но теперь всякая дробь z однозначно распадается на две дроби и у с бесконечным числом «молекул» каждая, и при этом дробь z может возникнуть только однажды, когда мы в качестве будем брать всевозможные пары бесконечных десятичных дробей. И это действительно дает взаимно однозначное отображение отрезка на квадрат; следовательно, они имеют одинаковую мощность.

Конечно, совершенно аналогичным образом можно показать, что континуумы трех, четырех, измерений имеют такую же мощность, как и одномерный континуум. Но замечательно то, что и континуум бесконечно многих измерений, - точнее говоря, счетного множества измерений - имеет такую же мощность; о таком пространстве бесконечно большого числа измерений теперь особенно много говорят в Гёттингене. Его определяют как совокупность всех тех числовых систем, какие только может принимать счетно бесконечное множество переменных

если каждая из них пробегает весь ряд действительных значений. Это представляет собой, собственно говоря, только новый способ выражения понятий, давно уже применяемых в математике. В самом деле, ведь всегда рассматривали совокупность всех степенных или тригонометрических рядов; счетное бесконечное множество коэффициентов этих рядов представляет собой, в сущности, не что иное, как такую же совокупность бесконечного числа независимых переменных, которые, впрочем, всегда подчинены еще известным условиям сходимости ряда.

Здесь мы снова ограничимся рассмотрением «единичного куба» континуума другими словами, множества всех точек, удовлетворяющих условиям и покажем, что эти точки можно привести во взаимно однозначное соответствие с точками единичного отрезка континуума При этом снова для удобства отбрасываем все те пограничные точки, для которых одна из координат равна нулю, и соответственно точку все же остальные пограничные точки сохраняем. Исходим, как и раньше, из изображения координат точек континуума при помощи десятичных дробей,

R всех действительных чисел, 2) множество всех точек интервала (0, 1); 3) множество всех иррациональных чисел из этого интервала, 4) множество всех точек пространства R n , где п- натуральное; 5) множество всех трансцендентных чисел; 6) множество всех непрерывных функций действительного переменного К. м. нельзя представить в виде счетной суммы меньших кардинальных чисел. Для любого кардинального числа а такого, что выполняется

В частности,

Континуум-гипотеза утверждает, что К. м. является первым несчетным кардинальным числом, т. е.

Лит. : Куратовский К., Мостовский А., Теория множеств, пер. с англ., М., 1970.

Б. А. Ефимов.

Математическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . И. М. Виноградов . 1977-1985 .

Смотреть что такое "КОНТИНУУМА МОЩНОСТЬ" в других словарях:

Мощность множества, кардинальное число множества (лат. cardinalis ← cardo главное обстоятельство, стержень, сердцевина) характеристика множеств (в том числе бесконечных), обобщающая понятие количества (числа) элементов конечного… … Википедия

Задача, состоящая в том, чтобы доказать или опровергнуть средствами множеств теории (См. Множеств теория) следующее утверждение, называемое континуум гипотезой (К. г.): мощность Континуума есть первая мощность, превосходящая мощность… …

Кардинальное число, множества А такое свойство этого множества, к рое присуще любому множеству В, эквивалентному А. При этом два множества наз. эквивалентными (или равно мощным и), если между ними возможно установить взаимно однозначное… … Математическая энциклопедия

Филос. категории, характеризующие как структуру материи, так и процесс её развития. Прерывность означает «зернистость», дискретность пространственно временного строения и состояния материи, составляющих её элементов, видов и форм… … Философская энциклопедия

- (Gödel) Курт (1906 1978) математик и логик, член Национальной Академии наук США и Американского философского общества, автор фундаментального открытия ограниченности аксиоматического метода и основополагающих работ в таких направлениях… …

Математик и логик, член Национальной Академии наук США и Американского философского общества, автор фундаментального открытия ограниченности аксиоматического метода и основополагающих работ в таких направлениях математической логики, как теория… … История Философии: Энциклопедия

Мощность множества или кардинальное число множества это обобщение понятия количества (числа элементов множества), которое имеет смысл для всех множеств, включая бесконечные. Существуют большие, есть меньшие бесконечные множества, среди них… … Википедия

Филос. категория, характеризующая неисчерпаемость материи и движения, многообразие явлений и предметов материального мира, форм и тенденций его развития. Признавая объективное существование Б. в природе, диалектич. материализм отвергает… … Философская энциклопедия

Учение об общих свойствах множеств, преимущественно бесконечных. Понятие множества, или совокупности, принадлежит к числу простейших математических понятий; оно не определяется, но может быть пояснено при помощи примеров. Так, можно… … Большая советская энциклопедия

§2. Множества мощности континуума.

Все рассмотренные до сих пор бесконечные множества были счетными, то есть равномощными множеству N натуральных чисел. Кантору принадлежит следующая замечательная теорема, которая утверждает, что существуют бесконечные множества, не являющиеся счетными. Способ, которым доказывается эта теорема, называется “диагональным процессом”, или “диагональной конструкцией” Кантора. Он с успехом используется и во многих других рассуждениях.

Теорема 2.1.

Множество C = {0, 1} N всех бесконечных последовательностей из 0 и 1 несчетно.

Доказательство.

Пусть X C – любое счетное подмножество. Можно записать: X = {x 1 , x 2 , …}. Каждый элемент множества X – бесконечная последовательность: x j =  j 1 ,  j 2 , …, где  jk {0, 1}. Построим новую бесконечную последовательность y = 1- 11 , 1- 22 , 1- 33 , …. Заметим, что j: y  x j , поскольку j-ые члены этих последовательностей различны:  jj  1- jj . Следовательно, yX и потому X  C . Это и означает, что C несчетно.

Определение.

Всякое множество равномощное C называется множеством мощности континуума.

Как было отмечено в предыдущем разделе, }