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1、康托爾集合論集合論是19世紀(jì)70-80年代由德國(guó)數(shù)學(xué)家康托爾創(chuàng)立,它建立在一種無限觀“實(shí)無限”的基礎(chǔ)上。所謂“實(shí)無限”,即把“無限”作為一個(gè)已經(jīng)完成了的觀念實(shí)體來看待。例如,在集合論中用N=n:n是自然數(shù)表示全體自然數(shù)的集合就是如此。需要指出的是,在此之前的幾千年數(shù)學(xué)發(fā)展史中,占主導(dǎo)地位的是另一種無限觀,即古希臘哲學(xué)家亞里士多德所主張的“潛無限”觀念。所謂“潛無限”,是把“無限”作為一個(gè)不斷發(fā)展著的、又永遠(yuǎn)無法完成的過程來看待。例如,把自然數(shù)看成一個(gè)不斷延伸的無窮無盡的序列1,2,3,n,就是如此。集合論是數(shù)學(xué)觀念和數(shù)學(xué)方法上的一次革命性變革,由于它在解釋舊的數(shù)學(xué)理論和發(fā)展新的數(shù)學(xué)理論方面都極

2、為方便,因而逐漸為許多數(shù)學(xué)家所接受。實(shí)數(shù)理論奠定在集合論的基礎(chǔ)上,而且各種復(fù)雜的數(shù)學(xué)概念都可以用“集合”概念定義出來,而各種數(shù)學(xué)理論又都可以“嵌入”集合論之內(nèi)。因此,集合論就成了全部數(shù)學(xué)的基礎(chǔ),而且有力地促進(jìn)了各個(gè)數(shù)學(xué)分支的發(fā)展。現(xiàn)代數(shù)學(xué)幾乎所有的分支都會(huì)用到集合這個(gè)概念??低袪柤?格奧爾格康托爾在1883年引入,是位于一條線段上的一些點(diǎn)的集合,具有許多顯著和深刻的性質(zhì)。通過考慮這個(gè)集合,康托爾和其他數(shù)學(xué)家奠定了現(xiàn)代點(diǎn)集拓?fù)鋵W(xué)的基礎(chǔ)。雖然康托爾自己用一種一般、抽象的方法定義了這個(gè)集合,但是最常見的構(gòu)造是康托爾三分點(diǎn)集,由去掉一條線段的中間三分之一得出。康托爾自己只附帶介紹了三分點(diǎn)集的構(gòu)造,作

3、為一個(gè)更加一般的想法一個(gè)無處稠密的完備集的例子??低袪柤怯刹粩嗳サ艟€段的中間三分之一而得出。將基本區(qū)間用分點(diǎn), 與三等分,并除去中間的開區(qū)間(,)。把余下的兩個(gè)閉區(qū)間各三等分,并除去中間的開區(qū)間(,),(,)。然后再將余下的四個(gè)閉區(qū)間同法處理,如此等等。這樣便得到康托爾三分集與開集=(,)(,)(,)(,)(,)(,)(,)是的補(bǔ)集??低袪柤褪怯伤羞^程中沒有被去掉的區(qū)間0, 1中的點(diǎn)組成??低袪柸旨男再|(zhì)及證明(1)是一個(gè)閉集,不含有任何區(qū)間。這是顯然的,是任意個(gè)開集的并,所以仍是開集,是的補(bǔ)集,所以是閉集。這表明不含有任何區(qū)間的閉集是存在的。 (2)是完全集 證明:要證是完全集即證它

4、不含有孤立點(diǎn)。 假設(shè)有一孤立點(diǎn),則存在(,)使(,)中不含中除以外的任一點(diǎn)。 所以(,),(,)。 于是將成為的某兩個(gè)區(qū)間的公共端點(diǎn),但由于的做法是不可能的。 所以不存在這樣的點(diǎn),與假設(shè)矛盾,所以得證是完全集。(3)是不可列的證明:假設(shè)是可列的,將中點(diǎn)編號(hào)成點(diǎn)列,也就是說,中任一點(diǎn)必在上述點(diǎn)列中出現(xiàn)。顯然,與中應(yīng)有一個(gè)不含有,用表示這個(gè)閉區(qū)間。將三等分后所得的左與右兩個(gè)閉區(qū)間中,應(yīng)有一個(gè)不含,用表示它。然后用表示三等分時(shí)不含的左或右的那個(gè)閉區(qū)間,如此等等。這樣,根據(jù)歸納法,得到一個(gè)閉區(qū)間列。由所述取法知, ,kN,同時(shí),易見的長(zhǎng)為0(k)。于是根據(jù)數(shù)學(xué)分析中區(qū)間套定理,存在點(diǎn),kN??墒鞘堑鹊?/p>

5、端點(diǎn)集的聚點(diǎn),從而是閉集的聚點(diǎn),故。由于上面已指出,kN,故,kN。這是一個(gè)矛盾。故不可列。(4)的勢(shì)等于與同勢(shì)證明:引進(jìn)中小數(shù)的三進(jìn)表示來考察區(qū)間(,)中每個(gè)點(diǎn)x可表示成x=0.1,其中,是0,1,2三個(gè)數(shù)字中之一。這區(qū)間的兩個(gè)端點(diǎn)均有兩種表示,規(guī)定采用(不出現(xiàn)數(shù)字1):=0.0222,=0.2000,區(qū)間(,),(,)中的點(diǎn)x可表示成x=0.01或x=0.21,其中,是0,1,2中任一數(shù)字。而區(qū)間端點(diǎn)則采用(不出現(xiàn)數(shù)字1):=0.0022,=0.2022,=0.0200,=0.2200。如此等等。根據(jù)歸納法分析可知,依上述規(guī)定,中的點(diǎn)的三進(jìn)表示中必有一位數(shù)字是1,且只有這樣的點(diǎn)才屬于。因而與集A=0. :每個(gè)0,2成一一對(duì)應(yīng)。且A顯然與對(duì)等,故A的勢(shì)為,從而的勢(shì)為。(5)m=0證明:因?yàn)槭情_集由測(cè)度的定義有 m=+=1 m=1- m=1-1=0 我們得到是一個(gè)測(cè)度為零的不可列集。(6)是稀疏集因?yàn)?,不能包含R中的任何

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