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Número de nodos en un árbol binario infinito

Sé que el número de nodos en una infinita árbol binario es countably infinito, pero no entiendo por qué.
Hay $\aleph_0$ niveles, y el número de nodos en un árbol binario es $2^{\text{number of levels}}$, por lo que no debería ser $2^{\aleph_0}$ nodos, que es incontable. Esto está mal, pero no puedo ver por qué.

Pregunta extra porque yo no puede obtener ya sea : En un árbol infinito donde cada nodo tiene un número infinito de niños, ¿cuál es el número de nodos ?
Supongo que es la cardinalidad del continuo, pero no estoy seguro, y de todos modos no sé cómo demostrarlo.

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DiGi Puntos 1925

Deje $T_n$ el conjunto de nodos en el nivel $n$ de un completo árbol binario de altura $\omega$: $T_0$ es sólo la raíz, por lo que ha $2^0=1$ nodo, $T_1$ $2^1$ nodos, y, en general, $T_n$ $2^n$ nodos. Si el árbol no está completa, los niveles pueden ser más pequeñas, pero el punto es que todos ellos son finitos. Su unión es el conjunto de todos los nodos del árbol, y la unión de countably muchos finito de conjuntos contables.

Ahora supongamos que cada nodo tiene countably infinitamente muchos niños. Etiqueta de la raíz del árbol con la secuencia vacía, $\langle\rangle$. La etiqueta de los nodos en el nivel $1$, los hijos de la raíz, con $1$-tuplas de números naturales: $\langle 0\rangle,\langle 1\rangle,\langle 2\rangle,\dots~$. Etiqueta a sus hijos con $2$-tuplas; por ejemplo, los tres primeros hijos de $\langle1\rangle$$\langle 1,0\rangle,\langle1,1\rangle$, e $\langle1,2\rangle$. En el nivel $4$ encontrarás los nodos con etiquetas como $\langle 3,0,5,3\rangle$: este nodo es el hijo de $\langle 3,0,5\rangle$, que es el hijo de $\langle 3,0\rangle$, el hijo de $\langle 3\rangle$, el hijo de $\langle\rangle$, el de la raíz. De esta manera se puede asignar a cada nodo en el árbol de una etiqueta única que es una secuencia finita de números naturales, y cada secuencia finita será conectado a un nodo del árbol. Por lo tanto, no se exactamente el número de nodos que hay etiquetas.

Sólo hay una etiqueta vacía, y hay obviamente $\aleph_0$ (countably infinitamente muchos) etiquetas en el nivel de $1$, uno para cada número natural. Las etiquetas de nivel de $n$ son sólo los elementos de las $\Bbb N^n$, y es un hecho básico de la infinita cardinalidades que $\Bbb N^n$ es countably infinito para cada uno de los $n\in\Bbb Z^+$. Por lo tanto, cada nivel del árbol ha countably muchos de los nodos, y la unión de countably muchos contable de conjuntos es todavía contables, por lo que este árbol también tiene sólo countably muchos nodos, no continuum-muchos.

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Hurkyl Puntos 57397

Esto puede ayudar a tomar nota de los siguientes hechos:

  • No hay un $\aleph_0$-ésimo nivel.
  • $\aleph_0$ es la menor cota superior de a $\{2^n \mid n \in \mathbb{N}\}$

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Dave Griffiths Puntos 688

Hay $\omega$ niveles, pero: En el $n$-ésimo nivel ($n < \omega$), hay $2^n$ nodos, por lo que en resumen, tenemos $\sum_{n < \omega} 2^n = \aleph_0$ nodos. Si reemplazamos $2$ por algún que otro cardenal $\kappa$, lo que también puede ser infinita, tenemos $\kappa^n$ nodos en la $n$-ésimo nivel, que es completamente equivocado $\sum_{n < \omega} \kappa^n = \max\{\aleph_0, \kappa\}$ nodos.

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