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集合论习题

2023-03-13 13:49 作者:不太正经的灰陶  | 我要投稿

      得益于Cantor连续统假设命题(%5B0%2C1%5D),以下这样一个论断是十分平凡的:

        %5Ccup_%7Bi%3D1%7D%5E%7B%5Cinfty%7DA_i%E5%8A%BF%E4%B8%BA%5Caleph%EF%BC%8C%E5%88%99%E5%BF%85%E6%9C%89%E5%85%B6%E4%B8%AD%E4%B8%80%E4%B8%AAA_i%E6%9C%89%E5%8A%BF%5Caleph.

    (如果命题不成立,那么所有的集合A_i都有势%5Caleph_0(都是可列集),就可以将%5Ccup_%7Bi%3D1%7D%5E%7B%5Cinfty%7DA_i打到%5Cmathbb%7BZ%7D%5Ctimes%20%5Cmathbb%7BZ%7D中去,与其不可列产生矛盾。)

      如果不依赖这一假设,我们就需要构造双射,将未知的集合与我们已知势的集合相对应。

  %5CPhi%3A%20%5B0%2C1%5D%5E%7B%5Caleph_0%7D%5Cleftrightarrow%5Ccup_%7Bi%3D1%7D%5E%7B%5Cinfty%7DA_i

      首先,由于%5Ccup_%7Bi%3D1%7D%5E%7B%5Cinfty%7DA_i的势为%5Caleph,而%5Caleph%5E%7B%5Caleph_0%7D的势为%5Caleph,所以能找到上述一一映射%5CPhi无限维单位正方体映到%5Ccup_%7Bi%3D1%7D%5E%7B%5Cinfty%7DA_i。换句话说,%5Ccup_%7Bi%3D1%7D%5E%7B%5Cinfty%7DA_iS%3D%5C%7Bx%3D(0.x_1x_2...)%3Bx_i%5Cin%5B0%2C1%5D%5C%7D“形式小数”形成了对应。

      接下来我们做一个反证假设:所有的A_i的势均不是%5Caleph,那么这对于我们找到的%5CPhi形成了怎样的附加约束呢?

       一个简单的观察是必须存在%5Calpha_1%20%5Cin%20%5B0%2C1%5D 使得    E_1%3D%5C%7Bx%3D(0.x_1x_2...)%5Cin%20S%3B%20x_1%3D%5Calpha_1%5C%7D%5Csubset%20S 中不含对应于A_1的点。

       原因在于如果A_1中的点的第一个小数位全体%5B0%2C1%5D,那么通过“投影”操作(A_1映到到其第一个小数位)知道有单射从A_1打到%5B0%2C1%5D,另一方面由于%5Ccup_%7Bi%3D1%7D%5E%7B%5Cinfty%7DA_i势为%5Caleph,有与%5B0%2C1%5D的双射,于是就有单射从A_1打到%5B0%2C1%5D,那么A_1的势就是%5Caleph了,这和假设矛盾。

      与此同理我们知道对于任何的正整数 k%5Cin%20%5Cmathbb%7BN%7D 必须存在%5Calpha_k%20%5Cin%20%5B0%2C1%5D 使得E_k%3D%5C%7Bx%3D(0.x_1x_2...)%5Cin%20S%3B%20x_i%3D%5Calpha_i%2C1%5Cleq%20i%20%5Cleq%20k%5C%7D%5Csubset%20S 中不含对应于A_k的点。

     那么类似%5Cmathbb%7BR%7D不可列的证明,取%5Calpha%3D(0.%5Calpha_1%5Calpha_2...%5Calpha_n...)%20%5Cin%20S 但他不对应于任何A_i%2Ci%5Cin%20%5Cmathbb%7BN%7D,这和%5CPhi是双射产生了矛盾!

     因此必然有其中的某个A_i%2Ci%5Cin%20%5Cmathbb%7BN%7D的势为%5Caleph

      

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