平常心 发表于 2012-6-4 14:01:07

请教一个“多少”问题

在有限数量范围内,多少比较容易判断,当数量达到无限大时,比较相互之间的多少就有点麻烦。正如有人所言:“在无穷大的世界里,部分可能等于全部!”
例如,将所有自然数自然数分为两部分:一部分数的个位数字等于1;其余为另一部分。当我们对这些自然数给定一个范围时(如:一千或一亿以内),显然前一部分的数多于后一部分。但这两部分的数字可以建立起一一对应关系,也就是说它们是相等的。
我的问题是:当我们将自然数(或者其他无情多的数)划分为两部分时,有没有比较它们多少的标准办法?

sheng_jianguo 发表于 2012-6-4 15:40:04

现代集合论的规定是:
如集合A与集合B之间有“一一对应”函数关系,则称A与B等势,即通俗讲的“一样多”
如集合A只能与集合B的真子集合之间有“一一对应”函数关系,则称A势小于B等势,即通俗讲的“A比B少”

对于自然数,划分为两部分时,只有两种可能:
1.其中有一个是有限集合时,有限集合哪个集合比另一个集合“少”
2.两个都是无限集合时,两个集合“一样多”

平常心 发表于 2012-6-4 22:26:24

谢谢!
有限集合比较容易理解。
问题是无限集合可以看作是由有限集合演化而来的。例如,随着数值范围的扩大,质数与合数的比值不断减小。但一旦范围扩大到整个自然数,就来了个大转变:无穷个质数与无穷个合数突然变得“一样多”了!数学家是如何解答这个转变的呢?

jsliyuan 发表于 2012-6-5 19:24:47

试一下

sheng_jianguo 发表于 2012-6-6 10:02:51

谢谢!
...但一旦范围扩大到整个自然数,就来了个大转变:无穷个质数与无穷个合数突然变得“一样多”了!数学家是如何解答这个转变的呢? 平常心 发表于 2012-6-4 22:26 http://bbs.emath.ac.cn/images/common/back.gif

由于受习惯势力的影响,当有限扩展无限时必然会产生不少困惑。
下面举个例子,不知是否能理解到有限和无限的不同:
$\sum_{k=1}^{n} \frac{1}{k(k+1)}=1-frac{1}{n+1}$
$\sum_{k=1}^{n} \frac{4}{k(k+1)(k+2)}=1-frac{2}{(n+1)(n+2)}$
所以,对任何正整数n,$\sum_{k=1}^{n} \frac{1}{k(k+1)}<\sum_{k=1}^{n} \frac{4}{k(k+1)(k+2)}$
那么,$\sum_{k=1}^{\infty} \frac{1}{k(k+1)}<\sum_{k=1}^{\infty} \frac{4}{k(k+1)(k+2)}$成立?
事实上,$\sum_{k=1}^{\infty} \frac{1}{k(k+1)}=\sum_{k=1}^{\infty} \frac{4}{k(k+1)(k+2)}=1$,故上面式子是不成立。

平常心 发表于 2012-6-8 09:57:01

再次感谢!
我正在整理一个小小的证明。尽管“小”,我仍然努力使我的证明严密一些。我想,今后我需要各位朋友更多的指导。
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