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  • 1 # 使用者8425753286169

    謝邀。這句話是正確的,因為區間[0, 1]中的實數個數和整個實數集合的實數個數都是一階無窮大。無窮集合之間要比較大小,不能像有限集合那樣數數,只能看兩者之間能不能建立一一對應。如果能建立一一對應,就定義兩個無窮集合的元素個數就相等。這個思想是德國數學家康托爾(Georg Ferdinand Ludwig Philipp Cantor, 1845 - 1918)提出的。根據這種思維方式,偶數集合跟奇數集合一樣大。因為每取一個偶數2n,都可以取它減去1得到的奇數2n-1來跟它對應。這一點很容易接受,對不對?你還會立刻發現,這樣的一一對應不是唯一的。你可以讓2n跟2n+1對應,也可以讓2n跟2n-3對應……還可以設計出更多更復雜的一一對應方式。那麼我們再來看下一個命題:整數集合跟偶數集合一樣大。因為每取一個整數n,都可以取它的二倍2n來跟它對應。這會讓很多人感到不可思議,因為偶數集合是整數集合的真子集。但根據定義,這個推導完全正確。實際上,無窮集合的本質特徵之一,就是有可能和自己的真子集一樣大。現在我們來比較區間[0, 1]中的實數個數和整個實數集合的實數個數。很容易設計多種一一對應,我這裡展示一種直截了當的,請讀者再想想其他的。把[0, 1]中的數表示成十進位制小數,那麼它們都是0.xxx...,即0.後面跟若干位數字串,長度有限或無限。這些數字串的最前面有多少位是連續的0?把連續的0的位數記為N,也就是說,第N+1位是第一個不是0的數。把小數點移到第N+1位後面,我們就得到了一個[1, 10)中的數。用科學記數法,把這個[1, 10)中的數乘以適當的指數因子,就可以表示所有的實數。為了表示實數中的正數和負數、絕對值大於1的數和絕對值小於1的數這總共4種情況,我們來考察N除以4餘幾:當N = 4n (n >=0)時,把小數點移到第N+1位後面,然後乘以10的n-1次方(這純粹是為了讓N = 0的小數即小數位後第一位就不是0的小數對應自己)。例如0.12對應1.2E-1,即0.12。0.000012對應1.2E0,即12。當N = 4n+1 (n >= 0)時,把小數點移到第N+1位後面,然後乘以10的-(n+2)次方。例如0.012對應1.2E-2,即0.012(又對應了自己)。0.0000012對應1.2E-3,即0.0012。當N = 4n+2 (n > 0)時,把小數點移到第N+1位後面,然後乘以10的n-1次方,再加個負號。例如0.0012對應-1.2E0,即-1.2。當N = 4n+3 (n >= 0)時,把小數點移到第N+1位後面,然後乘以10的-(n+2)次方,再加個負號。例如0.00012對應-1.2E-2,即-0.012。再加一條,0就對應0。用這種方法,你在[0, 1)中的數和全體實數之間建立了一一對應。你甚至都還沒有用到1這個數!當然這無關大局,容易證明[0,1]和[0, 1)的元素數目是一樣多的。容易證明,任何一個無限集合加上一個有限集合,總集合的元素數目都跟最初的無限集合相等。那麼有人會問了:是不是所有無限集合的元素數目都是一樣多的?不是。可以證明,實數集合的元素數目就多於整數集合的元素數目,你絕不可能在兩者之間建立起一一對應。於是人們把整數的數目叫做零階無窮大,實數的數目叫做一階無窮大,後者大於前者。同樣還會有二階、三階以至任意(有限)階的無窮大。如果你感到頭暈目眩,這很正常,請再仔細想想。如果你感到很有道理,“本來就應該是這樣的嘛”,恭喜你,你的數學天分不錯!

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