Mail.ruПочтаМой МирОдноклассникиВКонтактеИгрыЗнакомстваНовостиКалендарьОблакоЗаметкиВсе проекты

Про мощность множеств

Balmer57 Мыслитель (6419), закрыт 16 лет назад
Вот здесь http://otvet.mail.ru/comments/answer/115794902/ завязалась интересная дискуссия по поводу множеств мощности континуум.
Соответственно, все возникло из вопроса равномощны ли отрезок и квадрат. Доказательства там, вроде, я и Булат привели правильные.. .
Но возник ещё один вопрос: как разбить отрезок на континуальное количество континуальных множеств.
Есть у меня одна идейка, но пока писать её сюда не буду.
За самые оригинальные пример или доказательство 10 баллов.
Дополнен 16 лет назад
И если кто считает, что доказательство неверное, тоже пишите сюда, обсудим
Дополнен 16 лет назад
Ну и вообще, этот вопрос был создан как продолжение дискуссии, и т.к. на месте прошлой больше нельзя добавлять комментарии, сразу ответ пользователю тергена: http://ru.wikipedia.org/wiki/Теорема_Кантора_—_Бернштейна
Дополнен 16 лет назад
У меня не строилась биекция между отрезком и квадратом, а строились две: между отрезком и подмножеством квадрата, а также между квадратом и подмножеством отрезка.
Дополнен 16 лет назад
Вроде, никто не отвечает больше, вопрос закрываю...
Лучший ответ
hippie Просветленный (31163) 16 лет назад
Предлжу и свою идею.
Каждой последовательности (x_n) из нулей и единиц поставим в соответствие некоторое множество A(x_n) чисел, в десятичной записи которых присутствуют только цифры 1, 2, 3 и 4.
А именно:
если x_k=0, то на k-м месте после запятой в числах множества A(x_n) стоят 1 или 2;
если x_k=1, то на k-м месте после запятой в числах множества A(x_n) стоят 3 или 4.
Количество построенных множеств равно числу последовательностей, состоящих из 0 и 1, т. е. континуум.
Каждое из множеств A(x_n) также имеет мощность континуум (хотя бы потому, что является декартовым произведением счётного числа двухточечных множеств) .
Таким образом отрезок разбился на континуум множеств мощности континуум и ещё одно множество (состоящее из чисел записываемых НЕ ТОЛЬКО цифрами 1, 2, 3 и 4) Также имеющее мощность континуум.

Всего оказалось КОНТИНУУМ ПЛЮС ОДНО множеств мощности континуум.
Но континуум плюс 1 имеет мощность континуум. Таким образом общее число построенных множеств равно континууму.

---------------------------------------------------------------
Добавлено после прочтения комментариев
из http://otvet.mail.ru/comments/answer/115794902/
и из обсуждения ответа Смайлик.
Привожу свою реализацию идеи, которую предложила Смайлик в одном из коментариев. (Только вместо квадрата отобразим отрезок биективно на Канторово множество. )

"Перенумеруем" точки отрезка последовательностями, состоящими из 0 и 1 следующим образом:

Двоично-иррациональному числу поставим в соответствие его двоичную запись;

Упорядочим двоично-рациональные точки по росту сначала знаменателя, а потом ---числителя:
0, 1, 1/2, 1/4, 3/4, 1/8, 3/8, 5/8, 7/8, 1/16, ..
Упорядочим все стационарные (т. е. постоянные с некоторого номера) последовательности по возростанию сначала длины непериодической части, а потом двоичного числа, образуемого непериодической частью:
(0), (1), 0(1), 1(0), 00(1), 01(0), 10(1), 11(0), 000(1), ..

Каждому двоично-рациональному числу из отрезка [0,1] поставим в соответствие стационарную последовательность имеющую тот же номер:
0--> (0),
1--> (1),
1/2--> 0(1),
1/4--> 1(0),
3/4--> 00(1),
1/8--> 01(0),
3/8--> 10(1),
5/8--> 11(0),
7/8--> 000(1),
1/16--> 001(0),
3/16--> 010(1),
....

Теперь каждой последовательности (x_n) из 0 и 1 поставим в соответствие некоторое множество B(x_n) точек отрезка следующим образом:

В множество B(x_n) входят те и только те числа, которые "занумерованы" последовательностями (y_n), такими, что при всех k:
y_{2k}=x_k.
/Т. е. в которых на месте с номером 2k стоит такая же цифра, что и в последовательности (x_n) на месте с номером k./

Как количество множеств B(x_n), так и каждое из этих множеств имеют мощность континуум.

------------------------------------------------------------------------
Добавлено ещё позже.

Перенумеруем все ИРРАЦИОНАЛЬНЫЕ числа отрезка [0,1] последовательностями целых положительных чисел.
Каждое ИРРАЦИОНАЛЬНОЕ число отрезка [0,1] единственным образом раскладывается в БЕСКОНЕЧНУЮ цепную дробь вида:
1/(a_1+1/(a_2+1/(a_3+1/(a_4+...)))).
При этом соответствие между иррациональными числами отрезка [0,1] и последовательностями коэффициентов (a_1, a_2, a_3, a_4, ..) взаимно однозначное.

Теперь каждой последовательности (x_n) из 0 и 1 поставим в соответствие некоторое множество C(x_n) точек отрезка, а именно:

если (x_n) не тождественно-нулевая последовательность, то C(x_n) состоит из тех ИРРАЦИОНАЛЬНЫХ точек отрезка, для которых в разложении в цепную дробь все a_k имеют такую же чётность, как x_k;

С (0000000....) состоит из всех ИРРАЦИОНАЛЬНЫХ точек отрезка, для которых в разложении в цепную дробь все a_k чётные и ВСЕХ РАЦИОНАЛЬНЫХ точек отрезка.

------------------------------------------------------------------------
Добавлено ещё позже. :))

Четвёртое решение, АБСОЛЮЬТНО НЕ ПОХОЖЕЕ на предыдущие, за недостатком места :(( привожу в комментарии.
Balmer57Мыслитель (6419) 16 лет назад
Вроде, хорошая идея, никаких недостатков найти не могу...
Моя "идейка", заявленная в начале чем-то похожа, но только множества я хотел брать не по цифрам, а по позициям, то есть разбить на множества с одинаковыми цифрами на четных местах. Множеств континуум, в каждом из множеств чисел тоже континуум.
Если будут возникать вопросы про девятки, то (спасибо за идею) девятки можно вообще убрать и записать как ещё одно множество.
tram pampamp Мыслитель (7710) Да, после прочтения Вашего предложения о биекции именно такая идея и возникла. А Вы не находите, что при этом ведь как раз и происходит разбиение квадрата на отрезки? Т.е. при предложенном разбиении квадрата и биекции "через одну позицию" и возникает Ваше разбиение отрезка. Т.е. по сути - мы совпали в идее? Про девятки. При определении множества действительных чисел, как множества десятичных дробей, как раз дроби с периодом 9 исключаются.
hippieПросветленный (31163) 16 лет назад
Способ разбиения #4.
(Возник из теоретико-вероятностных соображений.)

Обозначим S_N(x) ---количество единиц среди N первых двоичных знаков числа x.
Для каждого p из ИНТЕРВАЛА (0,1) определим множество D(p) как множество всех чисел x из отрезка [0,1], для которых предел отношения S_N(x)/N существует и равен p.
Множество D(0) определим как множество тех чисел x из отрезка [0,1], для которых предел отношения S_N(x)/N не существует или равен 0 или 1. При этом двоично рациональные числа попадают в множество D(0) не зависимо от способа их записи.

Каждое из множеств D(p), 0 <= p < 1 имеет мощность континуум.
Их количество также равно континууму.

--------------------------------

Множество D(p), при p не равном 0, можно рассматривать как множество тех последовательностей, которые могут получиться при подбрасывании монеты, на которой с вероятностью p выпадает 1, а с вероятностью 1-p выпадает 0.
Balmer57 Мыслитель (6419) >При этом двоично рациональные числа попадают в множество D(0) не зависимо от способа их записи. Ну 0,0101010101... тоже рациональное. Но, что забавно, все рациональные попадают в D(r), где r - рациональное. Так как рациональных счетное количество, доказательство остается в силе...
Остальные ответы
Черепахарь Оракул (57435) 16 лет назад
Разбить отрезок на счётное множество континуальных множеств возможно, но континиум континиумов - что-то не представляю. В первом случае идёт деление отрезка на одну вторую, одну третью, четвёртую и так далее. Получаемые доли отрезка имеют мощность континиум каждый.
Кстати, мощность плоскости или квадрата имеют мощность просто континиум, но не континиум в квадрате..
Balmer57Мыслитель (6419) 16 лет назад
Дык о том и речь шла: почему "мощность плоскости или квадрата имеют мощность просто континиум, но не континиум в квадрате.."?
Пользователь удален Гуру (2573) 16 лет назад
Разбить отрезок на континуальное множество континуальных множеств проблематично, но если мы возьмем множество всех подмножеств точек отрезка, получим множество мощности гиперконтинуум, а отнюдь не мифический "квадрат континуума".

Кстати, анекдот по теме.

На экзамене по функциональному анализу студент излагает теорию множеств.

-Какова мощность множества точек отрезка? - спрашивает экзаменатор.
-Континуум! - уверенно отвечает студент.
-А мощность множества точек квадрата?
-Гиперконтинуум, - уже гораздо менее уверенно.
-А множества точек куба?? ?
-ТРИППЕРконтинуум!

Занавес!
tram pampamp Мыслитель (7710) 16 лет назад
Как вам такая идейка – то, что с ходу придумалось.
Берем отрезок [0;1]
Рассматриваем числа, в десятичной записи которых только 0 и 1 – очевидно их континуум,
отрезков между ними - континуум,
каждый отрезок – тоже континуум.
*****
Добавлено.
Идейка - плохая.
В комментах новая.
Balmer57Мыслитель (6419) 16 лет назад
Идейка хорошка, но:
>отрезков между ними - континуум
ОТРЕЗКОВ между ними счетное количество, остальные отрезками не являются. Отрезками будут только куски после
0,0111111111
0,1011111111 0,0011111111
0,1101111111 0,0101111111 0,1001111111 0,0001111111
0,1110111111 ...
tram pampamp Мыслитель (7710) не, идейка плохая. вот теперь как. Мы согласились, что квадрат имеет мощность континуума. Квадрат разбиваем запросто - например на вертикальные отрезки. Отображаем потом в отрезок. Вот и получили.
hippieПросветленный (31163) 16 лет назад
Ещё раз об оценках вопросов.
По-моему, учитывая уровень возникшей дискуссии, ЭТОТ вопрос заслужил не меньше 12 баллов по стандартной 10-балльной шкале.

Жаль, что подобные вещи нельзя автоматизировать, и оценки остаются слишком субъективными!!! :(((
tram pampamp Мыслитель (7710) А я хотела Вам ссылку дать, но потом подумала, что сами набредете.
Александр Целиков Гений (51143) 16 лет назад
Если предположить, что разбиение удалось произвести, то в каждом из полученных отрезков должны быть рациональные точки. Т. е. рацион. точек несчетное множество.
Я имею ввиду, что такое разбиение произвести невозможно. Тк в окрестности любой точки существует хотя бы одна рациональная. Поэтому в каждом из этого несчетного мн. отрезков должны существ. рациональные точки. Но их счетное множество, -просто на все «не хватит».
Balmer57Мыслитель (6419) 16 лет назад
Немного не понял...
Александр ЦеликовГений (51143) 16 лет назад
Я просматривал висяки, и наткнулся на этот вопрос. Мне показалось странным, что вы не поняли моего ответа. Ведь мой ответ основан на известной теореме, что в любом отрезке содержатся(и должны содержаться) рациональные точки. Значит если разбить отрезок на непересекающиеся отрезки , то в каждом из них будут рациональные точки.Поэтому разбить отрезок на несчетное множество отрезков нельзя. Не хватит рациональных чисел, чтобы обслужить эту операцию.
Можно разбивать не на отрезки.
Похожие вопросы