Mathematik

Allgemeine Beispiele für unzählige Mengen

Nicht alle unendlichen Mengen sind gleich. Eine Möglichkeit, zwischen diesen Mengen zu unterscheiden, besteht darin, zu fragen, ob die Menge zählbar unendlich ist oder nicht. Auf diese Weise sagen wir, dass unendliche Mengen entweder zählbar oder unzählbar sind. Wir werden einige Beispiele für unendliche Mengen betrachten und bestimmen, welche davon unzählig sind.

 

Zählbar unendlich

Wir beginnen damit, einige Beispiele für unendliche Mengen auszuschließen. Viele der unendlichen Mengen, an die wir sofort denken würden, sind zählbar unendlich. Dies bedeutet, dass sie in eine Eins-zu-Eins-Entsprechung mit den natürlichen Zahlen gebracht werden können.

Die natürlichen Zahlen, ganzen Zahlen und rationalen Zahlen sind alle zählbar unendlich. Jede Vereinigung oder Schnittmenge von zählbar unendlichen Mengen ist ebenfalls zählbar. Das kartesische Produkt einer beliebigen Anzahl von zählbaren Sätzen ist zählbar. Jede Teilmenge einer zählbaren Menge ist ebenfalls zählbar.

 

Unzählbar

Die gebräuchlichste Art, unzählige Mengen einzuführen, besteht darin, das Intervall (0, 1) von reellen Zahlen zu berücksichtigen . Aus dieser Tatsache und der Eins-zu-Eins-Funktion f ( x )=bx + a . Es ist eine einfache Folge zu zeigen, dass jedes Intervall ( a , b ) von reellen Zahlen unzählig unendlich ist.

Der gesamte Satz reeller Zahlen ist ebenfalls unzählig. Eine Möglichkeit, dies zu zeigen, besteht darin, die Eins-zu-Eins-Tangentenfunktion f ( x )=tan x zu verwenden . Die Domäne dieser Funktion ist das Intervall (-π / 2, π / 2), eine unzählige Menge, und der Bereich ist die Menge aller reellen Zahlen.

 

Andere unzählige Mengen

Die Operationen der grundlegenden Mengenlehre können verwendet werden, um weitere Beispiele für unzählige unendliche Mengen zu erzeugen:

  • Wenn A eine Teilmenge von ist B und A ist unzählbare, ist so B . Dies liefert einen einfacheren Beweis dafür, dass der gesamte Satz reeller Zahlen unzählbar ist.
  • Wenn A unzählbar ist und B eine beliebige Menge ist, ist auch die Vereinigung A U B unzählbar.
  • Wenn A unzählbar ist und B eine beliebige Menge ist, ist auch das kartesische Produkt A x B unzählbar.
  • Wenn A unendlich ist (sogar zählbar unendlich), ist die Potenzmenge von A unzählbar.

Zwei weitere Beispiele, die miteinander in Beziehung stehen, sind etwas überraschend. Nicht jede Teilmenge der reellen Zahlen ist unzählig unendlich (tatsächlich bilden die rationalen Zahlen eine zählbare Teilmenge der reellen Zahlen, die ebenfalls dicht ist). Bestimmte Teilmengen sind unzählig unendlich.

Eine dieser unzähligen unendlichen Teilmengen beinhaltet bestimmte Arten von Dezimalerweiterungen. Wenn wir zwei Ziffern wählen und jede mögliche Dezimalerweiterung nur mit diesen beiden Ziffern bilden, ist die resultierende unendliche Menge unzählbar.

Ein anderer Satz ist komplizierter zu konstruieren und auch unzählig. Beginnen Sie mit dem geschlossenen Intervall [0,1]. Entfernen Sie das mittlere Drittel dieses Satzes, was zu [0, 1/3] U [2/3, 1] führt. Entfernen Sie nun das mittlere Drittel aller verbleibenden Teile des Sets. Also werden (1/9, 2/9) und (7/9, 8/9) entfernt. Wir machen so weiter. Die Menge der Punkte, die nach dem Entfernen all dieser Intervalle verbleiben, ist kein Intervall, jedoch unzählig unendlich. Dieses Set wird als Cantor-Set bezeichnet.

Es gibt unendlich viele unzählige Mengen, aber die obigen Beispiele sind einige der am häufigsten anzutreffenden Mengen.

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