0. 集合论

集合构成的集合称为集合族。

用叉乘表示笛卡尔积。

幂集 P(X)\mathcal P(X) 是集合 XX 所有子集构成的集合族,记作 2X2^X

集合 A,BA,B 的对称差记作 AB=(A\B)(B\A)A\operatorname{\triangle}B=(A\operatorname{\backslash}B)\cup (B\operatorname{\backslash}A)

0.1 集合的运算

XXYY 的一个(有序)关系是指一个 RX×YR\subset X\times Y

AA 上有一些特殊的关系:

  • 自反:(x,x)R(x,x)\in R
  • 反自反:(x,x)∉R(x,x)\not\in R
  • 对称:(x,y)R(y,x)R(x,y)\in R\Rightarrow (y,x)\in R
  • 反对称:xy\forall x\ne y(x,y)R,(y,x)R(x,y)\in R,(y,x)\in R 不同时成立。
  • 传递。

以及空关系 \varnothing,全域关系 A×AA\times A,恒等关系 Ia={(x,x)xA}I_a=\{(x,x)\mid x\in A\}

0.3 映射

0.4 势

对于集合 A,BA,B,如果存在一个从 AABB 的一一映射,则称集合 AABB 对等,记作 ABA\sim B,称 AABB 有相同的势(基数)。

N\mathbb N 的基数是 0\aleph_0(阿列夫零),如果一个集合 AA 的势是 0\aleph_0,那么 AA 是可数集。

  1. 证明:有理数集可数,实数集不可数。

采用 Cantor 表的方式构造有理数:第 ii 斜行构造 kik,k[1,i1]Z+\frac{k}{i-k},k\in [1,i-1]\cap \mathbb Z^+,这样可以构造正有理数,类似的可以构造负有理数。这样就可数了。

假设 [0,1][0,1] 中的实数是可数的,将所有实数排成无限大的矩阵,构造一个新的实数,每一位都与对角线位不同,矛盾。


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