La conversión de mi comentario a la respuesta.
Es incorrecto infinito $S$. Considere la siguiente partición de $\mathbb N=\lbrace 0,1,2,\dots\rbrace$. Definir $P_1=4^1\mathbb N, P_2=4^2\mathbb N+1,P_3=4^3\mathbb N+3,P_4=4^4\mathbb N+5,P_5=4^5\mathbb N+6,\dots$ y, más generalmente, $P_k=4^k\mathbb N+m_k$ donde $m_k$ es el entero más pequeño que no en $P_1\cup\dots\cup P_{k-1}$ ( $m_1=0$ .) Por construcción, el $P_k$ cubierta $\mathbb N$, y sigue siendo, para mostrar que ellos no se superponen.
La secuencia de $m_k$ es fácilmente visto, va en aumento. Si $P_a\cap P_b$ eran no-vacío para algunos $a<b$, no sería enteros negativos $r,s$ tal que $m_a+ r4^a=m_b+s4^b=m_b+s4^{b-a}4^a$. Desde $m_a<m_b$, esto implicaría $r>s4^{b-a}$ $m_b=m_a+(r-s4^{b-a})4^a\in P_a$ contradiciendo la definición de $m_b$. Así
$$\mathbb N =P_1\sqcup P_2\sqcup P_3\sqcup\cdots$$
Sin embargo,
$$\sum_{i\geq 1}\frac{1}{4^i}=\frac{1}{4}\cdot\frac{1}{1-1/4}=\frac{1}{3}<1.$$