6 votos

Intuitiva reconciliación entre Dedekind cortes e incontables irrationals

He mirado, no he encontrado una buena explicación de este.

Básicamente, estoy buscando la ruta más sencilla para llegar desde estos puntos de partida:

  • El conjunto de todos los números racionales es countably infinito
  • Existe un conjunto de números racionales Un ejemplo de que todos los miembros de Un son de menos de x, y Una no tiene mayor elemento.

A este punto final:

  • El conjunto de todos los números irracionales es uncountably infinito

He visto varias personas tratando de argumentar que esto es una contradicción. Yo soy no una de esas personas.

Estoy buscando claridad sobre cómo ir sobre cómo obtener a partir de los contables, denso conjunto de los racionales a los incontables, denso conjunto de irrationals con estos puntos de partida.

Estoy familiarizado con otros medios de llegar a la uncountability de los reales, lo que combinado con la countability de los racionales demuestra que la irrationals son innumerables. Buscando cómo llegar a ese punto el uso de estos puntos de partida.

4voto

sewo Puntos 58

He aquí un razonablemente de manera directa que no requiere el desarrollo de la aritmética o límites en $\mathbb R$, o incluso aritmética $\mathbb Q$, si sólo sabemos que $\mathbb Q$ es densamente ordenado en el sentido de que para cualquier $a<b$ existe al menos una $c$$a<c<b$.

En primer lugar, puesto que ya sabemos que $\mathbb Q$ es contable, revisión de un bijection $\psi:\mathbb N\to\mathbb Q$. (Estoy asumiendo $0\notin\mathbb N$, por conveniencia notacional).

Lema. Deje $f$ ser cualquier función de $\mathbb N\to\mathcal P(\mathbb Q)$. Entonces existe un $A\in\mathbb R$ tal que $A$ no está en el rango de $f$.

Prueba. Conjunto $a_0 = 0$, $b_0 = 1$, y definir una secuencia de pares de números racionales $(a_n,b_n)$ haciendo lo siguiente para $n=1,2,3,\ldots$:

  • Deje $I_n = \{q\in\mathbb Q \mid a_{n-1} < q < b_{n-1}\}$$B_n = f(n) \cap I_n$.
  • Si $B_n$ es no vacío, entonces vamos a $a_n=a_{n-1}$ $b_n = \psi(\min\psi^{-1}(B_n))$ - que es el primer número racional en $B_n$, de acuerdo a la enumeración $\psi$.
  • De lo contrario, deje $a_n = \psi(\min\psi^{-1}(I_n))$$b_n=b_{n-1}$.

Vemos que $a_0 \le a_1 \le a_2 \le \cdots$$\cdots \le b_2 \le b_1 \le b_0$, $a_n<b_n$ por cada $n$. Ahora vamos a $$ A = \{ q\in \mathbb Q \mid \exists n: q<a_n \} $$

Es fácil comprobar que $A$ es un Dedekind corte. Además, todos los $f(n)$ es diferente de $A$. A saber: si $B_n$ no estaba vacía, a continuación, $f(n)$ contiene $b_n$, pero $A$ no. De lo contrario, $A$ contiene un número entre el $a_{n-1}$$a_n$, pero $f(n)$ no.

Final de la prueba.

Ahora, a ver que hay una cantidad no numerable de irrationals, vamos a $g:\mathbb N\to\mathbb R$ ser cualquier contables secuencia de Dedekind representaciones de) los números irracionales. A continuación, debe encontrar un número irracional que no está en el rango de $g$.

Considere la función $$ f(n) = \begin{cases} g(n/2) & \text{when $$ n es incluso} \\ \text{el Dedekind corte para }\psi(\frac{n+1}{2}) & \text{si $n$ es impar} \end{casos} $$ El rango de $f$ es el rango de $g$ junto con todos los números racionales. Así que cuando el Lema nos da un $A$ que no está en el rango de $f$, entonces esto $A$ (1) irracional, y (2) no en el rango de $f$, según se requiera.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X