Глава 4. Комбинаторика

4.1.

Назад Вперед
Назад Вперед

4.1.2.

 

Мощностью конечного множества (множества, содержащего конечное число элементов) называется количество его элементов. Мощность множества A  обозначается m (A).
Пример 1

Определите мощность множества A = {1, 3, 5, 7, 9} нечётных чисел.

Показать решение

Ясно, что понятие мощности конечных множеств позволяет сравнивать их по количеству элементов. Так, если A = {1, 3, 5, 7, 9}, а B = {2, 4, 6, 8}, то m (A) = 5, а m (B) = 4 и потому m (A) > m (B).

Однако если мы имеем дело с бесконечными множествами, то пересчитать элементы множества уже не удастся. Но иногда можно, как говорят, установить взаимно однозначное соответствие между двумя бесконечными множествами.

 

Говорят, что между множествами A и B установлено взаимно однозначное соответствие, если из элементов этих множеств можно составить пары (a, b), причем каждый элемент из A и каждый элемент из B входят в одну и только одну пару.

Множества, между которыми установлено взаимно однозначное соответствие, содержат одинаковое количество элементов.

 

Множества A и B называют равномощными, если между их элементами можно установить взаимно однозначное соответствие (ещё говорят: можно установить взаимно однозначное отображение множеств).

Мощность множества натуральных чисел обозначается א. Алеф א – первая буква еврейского алфавита, так обозначается наименьшая возможная для бесконечных множеств мощность.

 

Множества, равномощные множеству натуральных чисел, называются счётными множествами.
Пример 2

Множество натуральных чисел равномощно множеству нечётных чисел, так как между ними можно установить взаимно однозначное соответствие, например, по следующему правилу:

1 2 3 ... n ...
↕ ↕ ↕ ↕
1 3 5 ... 2n – 1 ...

Так как множество нечётных чисел является подмножеством натуральных чисел, то этот пример показывает, что бесконечное множество может быть равномощно своему подмножеству.

Пример 3

Множество положительных рациональных чисел счётно. Действительно, если представить каждое рациональное число в виде несократимой дроби и записать его в следующую таблицу, а затем пронумеровать, как указано на рисунке, то окажется, что множество рациональных положительных чисел действительно счётно.

1
Рисунок 4.1.2.1.
Счётность множества рациональных чисел
Пример 4

Любой отрезок [a; b] равномощен отрезку [0; 1]. Взаимно однозначное соответствие между ними устанавливает формула y = (b − a) · x + a, где x  [0; 1], y  [a; b].

Пример 5

Множества и счётны и потому равномощны. В самом деле, установим взаимно однозначное соответствие между ними по следующему правилу:

A ... ...
↕ ↕ ↕ ↕ ↕ ↕ ↕
N 1 2 3 ... n ...
↕ ↕ ↕ ↕ ↕ ↕ ↕
B 0 ... ...

Существуют и другие бесконечные множества, мощность которых больше, чем мощность счётных множеств. Так, множество всех точек отрезка [0; 1] не равномощно множеству натуральных чисел доказательство этой теоремы принадлежит немецкому математику Георгу Кантору.

Как было показано в примере 4, множество всех точек отрезка [0; 1] равномощно множеству точек отрезка любой длины. Легко показать равномощность множеств отрезка [a; b] и интервала (a; b), а также отрезка [a; b] и луча (a; +∞). Наконец, можно доказать равномощность множеств всех точек отрезка и квадрата.

Мощность множества всех действительных чисел (или, что то же, множества всех точек числовой оси) обозначается символом c («континуум»). Поскольку множество всех действительных чисел несчётно, то א < c.

Континуум – не самая большая из бесконечных мощностей. Так, мощность множества всех подмножеств точек числовой оси больше, чем мощность самого множества всех точек оси. Она обозначается 2c и называется гиперконтинуумом.


Назад Вперед
Наверх

Включить/Выключить фоновую музыкуВключить/Выключить звуки событий