2010年8月7日 星期六

關於「無限集合」


「集合」,就是某個東西的數量。通常會有所指定,比如說,我家的「人」的「集合」是「4」人,「女生」的集合是「3」人,「男生」的集合是「1」人。

「無限集合」的意思,顧名思意是「某個東西的集合,數量是無限的」。

書上寫著:「無限集合」又分成「『可數』的無限集合」跟「『不可數』的無限集合」。

「『可數』的無限集合」有:偶數的集合、奇數的集合、正整數的集合、整數的集合、有理數的集合(有理數的意思是,可以「分數」的形式表現)。以上這些數的集合,量都是一樣的。

「『不可數』的無限集合」指的是:實數的集合(實數是「有理數」+「無理數」)。

「實數的集合」,比「有理數的集合」要大。

一開始,我不太能接受。為什麼「無限集合」能分成可數和不可數呢?又怎麼會有大小之分呢?

後來我想起來,無理數指的是「根號2」這種無法以分數表現的數,用小數表現是1.4142......(後面沒有窮盡)的這種數字。這種數字,說它是「不可數」,好像也可以接受。

嗯,那麼,在「想像上」我可以接受「無限」分為「可數」與「不可數」,並且「實數的集合」(「有理數」+「無理數」的集合)比「有理數的集合」大。

可是,既然都是無限集合,要承認「某個無限集合」比「另一個無限集合」要來得大,好像有點困難。

後來,我這樣想——我做了一個不曉得適不適合的假設(請用想像的,不要考慮現實):假設地球上的人類會不斷的生育,假設,會一直生一直生,沒有世界末日來把人類毀滅。假設有這樣的世界,那麼未來女人的數量是無限,男人的數量也是無限,人類的數量也是無限;而人類的無限集合當然比男人的無限集合大,也比女人的無限集合大;而這三種無限集合將會一直大下去,沒有終止的一天。

我好像解決了自己「某個無限集合」比「另一個無限集合」要來得大的問題。可是,如果真的是這樣,那為什麼「偶數的集合」跟「正整數的集合」一樣大?「正整數的集合」跟「整數的集合」一樣大?

3 則留言:

  1. 瞇你好, 我是「每麻90」張輯米隊參加元旦運動會的其中一員, 路過看到你幾篇令我很感興趣的文章想回覆一下意見 :D

    像你這麼用心願意去思考這種問題的人已經不多了, 其實我本身是數學系畢業的, 看到還真有點感動 XD

    關於「可數」與「不可數」的差別, 是在於這個集合的東西能不能用某種方式排隊點名去數完. 像"整數"和"有理數"都可以做到, 有理數可以排成1/1, 1/2, 1/3, 2/3, 1/4, 2/4, 3/4, 1/5... "無理數"和"實數"就沒辦法了.

    至於無限集合要怎麼比大小? 就像你說的, 都是無限, 怎麼會有大小之分? 其實這邊比大小的意義和一般數字比大小的意義不太一樣. 當我們說兩個無限集合一樣大, 是在指兩個集合能用某種方式一對一連結對應起來.

    我舉個例好了. 請見此圖 http://0rz.tw/HE48F
    如果說線條是由無限個點構成的, 那麼兩個一大一小的同心圓, 誰包含比較多點呢? 直覺上來想應該是大圓比較多因為它比較大, 但其實我們若從圓心像雷達一樣掃射一圈, 他們之間任兩個點都可以一對一連結對應起來. 所以說, 他們是一樣大的無限集合.

    這樣應該有解決你問"為何「正整數的集合」跟「整數的集合」一樣大?"的問題. 至於"實數"比"有理數"大就只是相反的概念, 留給你思考囉~

    我覺得你的文章都好有哲學氣息唷~ 蠻令人眼睛一亮的, 繼續加油囉! :)

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  2. 奕璋你好,

    你的例子和圖解真的很有幫助耶!謝謝你。原來,是「對應」的關係呀!

    這樣的話,用「想」的,是可以理解為什麼「實數的集合」比「有理數的集合」大了。因為其中有無法對應的點。但是,如果畫成圖形的話,會是什麼樣子呢?(我還在想,畫出圖以後再放上來。)

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  3. 對了奕璋,如果你有再上來的話,要跟你說:「謝謝你。」因為,會讀這類文章的人,也不多。

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