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连续统假设的终结

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连续统假设的终结

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连续统假设的终结

李明波

(中国 辽宁 鞍山)

提要:在以康托尔(Cantor)等数学家建立的集合论基础理论前提下,证明了实数集合是可数集合,并指出了康托尔证明实数集合不可数的错误所在。数学史上的连续统假设,其实是个根本不该存在的问题。

一、实数集合可数性的证明

在以康托尔等数学家建立的集合论基础理论[1,2,3]前提下,本文首先概括出所需的4个公设:

1、实无穷集合是存在的,自然数集合是最为基本的实无穷集合。 2、两个实无穷集合比较大小的法则是一一对应关系;能和自然数集合建立一一对应关系的实无穷集合是可数集合,否则是不可数集合。

3、数轴上的所有点和全体实数一一对应;所有实数都可看成10进制数;无限小数看成是其不足或过剩有限小数数列的极限;有限小数也可看成是后面有无穷多个0 或末位数字减1后续上无穷多个9的无限小数。

4、数轴上全部10进制实数的生成过程如下:在规定长度单位1和数轴原点后,从数轴原点开始在数轴正向(负向同理)作出间距为1的刻度点0,1,2,3,…,n,… ;将每段长度为1的线段进行10等分,加密到间距为0.1的刻度点;再将每段长度为0.1的线段进行10等分,加密到间距为0.01的刻度点;…;将上次得到的每段最小长度线段再10等分加密刻度点;以此循环往复,次数趋于无穷,则数轴上这些无限稠密的刻度点位置,便

与全体非负10进制实数一一对应。

证明:第4条公设其实是对所有非负实数,进行了精确到 整数、小数点后1位小数、小数点后2位小数、小数点后3位小数、…、小数点后m位小数、… ,以至趋于精确到小数点后无穷多位小数这个极限过程的无穷描述(n和m都是自然数,从0起趋于无穷),写成数阵如下:

0列 1列 2列 3列 …, n

列 …

0行: 0, 1/10^0, 2/10^0, 3/10^0, …, n/10^0,… 1行: 0, 1/10^1, 2/10^1, 3/10^1, …, n/10^1,…

2行: 0, 1/10^2, 2/10^2, 3/10^2, …, n/10^2,…

3行: 0, 1/10^3, 2/10^3, 3/10^3, …, n/10^3,…

… … … … … … … …

m行: 0, 1/10^m, 2/10^m, 3/10^m, …, n/10^m,…

… … … … … … … …

例如:0行中有0,1行中有0.3和0.4,2行中有0.33和0.34,3行中有0.333和0.334,…,所以该数阵0、1、2、3、… 行中依次含

有有限小数数列{ 0, 0.3, 0.33, 0.333,… }和{ 0, 0.4, 0.34, 0.334,… }中的各个项,而数列{ 0, 0.3, 0.33, 0.333, … }和{ 0, 0.4, 0.34, 0.334,… }的极限,都是同一无限小数0.333… =1/3。

上述数阵把全部非负实数的生成过程,列成了可数个可数集合的并集,故仍然是可数的;用对角线法也可证明:实数集合是可数集合。

二、李明波悖论

笔者编出一个悖论:自然数集合是不可数的。“证明”如下: 自然数数列是 0,1,2,3,…,n,… ,总可以找到这样的自然数,让它不在上述数列之中。

该自然数首先不是0,因为1就不是0;它也不是1,因为2就不是0,1;它又不是2,因为3就不是0,1,2;它还不是3,因为4就不是0,1,2,3;…;它就连可以是任意大的n都不是,因为n+1就不是0,1,2,3,…,n;以此类推以致无穷。即便自然数集合再大,总能找出不在其中的自然数,所以,自然数集合不可数。证毕。

上述悖论的错误在于:每次举出不在0,1,2,3,…,n之中的那个自然数,其实都在自然数数列的后半部n+1,n+2,n+3, … 里面。

三、康托尔证明实数集合不可数的错误所在 1、康托尔证明实数集合不可数的方法

只考虑证明[0,1]区间实数不可数即可,而证明所有实数不可数与此法类似。将[0,1]区间实数x用无限小数写成

[2]

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