无穷大定义用符号表示,无穷符号怎么理解

首页 > 经验 > 作者:YD1662024-03-27 08:27:17

从上图中我们可以观察到,对于任意一个奇数,都有唯一对应的偶数,反之亦然。因此,奇数的数量和偶数的数量是两个相等的无穷大,这并不难理解。

3 部分等于整体!?

换一个问题:全体正整数的数量和偶数的数量谁更大?

你也许会说:那还用说,肯定是所有正整数的数量更大,因为除了偶数以外,它还包含了奇数。但是,这只是你的直觉,令人震惊的是,如果我们依然严格按照上述方法来比较这两个无穷大,你会发现你的直觉错了,事实上所有正整数和偶数的数量竟然是一样多的!因为所有正整数的集合和只有偶数的集合也能形成一一对应:

无穷大定义用符号表示,无穷符号怎么理解(5)

这看起来似乎很矛盾,因为偶数显然是正整数的一部分,但是请记住,我们是在讨论无穷大,在“无穷”的世界里,部分可能“等于”整体!

无穷大的诸多特性是奇特且古怪的,我们必须做好直面它们的准备。

4 希尔伯特旅馆

对于“无穷大”的讨论,最有趣的例子莫过于德国数学家大卫·希尔伯特在谈到“无限大数”的奇怪而美妙的性质时提出的著名的“希尔伯特旅馆”。

无穷大定义用符号表示,无穷符号怎么理解(6)

我们设想有一家旅馆,内设有限个房间,而所有的房间都已客满。这时来了一位新住客,想订个房间,“对不起”,旅馆主人说,“所有的房间都住满了。”

再设想另一家旅馆,内设无穷多个房间,所有的房间也都客满了。这时也有一位新住客,想订个房间。

“不成问题!”旅馆主人说。接着他就把1号房间的旅客移到2号房间,2号房间的旅客移到3号房间,3号房间的旅客移到4号房间等等,这样继续移下去。这样一来,新住客就被安排住进了已被腾空的1号房间。

无穷大定义用符号表示,无穷符号怎么理解(7)

现在我们继续想象,一家旅馆拥有无穷多个房间,现在来了无穷多个新住客。

“没问题,先生们,请等一会儿。”旅馆主人说。

他把1号房间的旅客移到2号房间,2号房间的旅客移到4号房间,3号房间的旅客移到6号房间,如此进行下去……

这样的话所有奇数号的房间都空出来了,无穷多位客人轻轻松松就安置了下来。

这个“反直觉”的故事巧妙地揭示了“无穷大数”不同于普通数字的奇妙特性。

5 整数与有理数

根据康托尔的“无穷大比较法则”,我们现在还能证明有理数的数量等于整数的数量。

稠密的有理数集与疏散的它的整数子集的元素一样多,乍一看这似乎不可理喻,因为我们不能像罗列奇数、偶数、整数那样把有理数一个个从小到大罗列出来(因为任意给定的两个有理数之间存在无穷多个有理数)。但是别忘了,在无穷的世界中,什么都有可能发生!来试试看吧。

我们知道一个有理数总能写成的形式,接下来我们可以制作一张表格,使某个有理数在这张表格的第列第行,例如把放在下面表格中的第3列第4行:

无穷大定义用符号表示,无穷符号怎么理解(8)

上一页1234下一页

栏目热文

文档排行

本站推荐

Copyright © 2018 - 2021 www.yd166.com., All Rights Reserved.