1 无穷大是指没有上限的数值,可以无限增大。
2 无穷小是指没有下限的数值,可以无限减小。
3 无穷大和无穷小是数学中的概念,用来描述数值的大小。
无穷大表示数值可以无限增大,而无穷小表示数值可以无限减小。
在数学中,无穷大和无穷小常常用于极限的概念中,例如当自变量趋近于某个值时,函数的取值可能趋近于无穷大或无穷小。
无穷大和无穷小的概念在数学分析、微积分等领域有着广泛的应用。
无穷大和无穷大是
可以比较
的。在康托尔集合论中,
无穷分为可数无穷和不可数无穷
。例如,在描述自然数集和偶数集时,这两个集合可以很清楚看到偶数集是自然数集的真子集,但是它们却是等势
的(即一样多,很不符合我们的观点):1对应2;2对应4,……一直对应下去。事实上,康托尔还提到了可数的定义:如果这个集合中的元素能一一罗列出来,那么就是可数的。如自然数集、偶数集、奇数集。
事实上,还有一个更难以置信的集合也是可数无穷集,它就是
代数数集
。代数数是所有的代数方程的解的集合,它可以是1,可以是1/3,也可以是根号2,因为它是代数方程:x^2=2的方程的解。对于每一个代数方程,我们可以列出一个高为A(所有的系数之和)的数,然后它的到解的个数是有限可数的。所以我们能罗列出所有的代数数,因此它是可数无穷集。因此上面提到的各种集合都是等势的,换句话说,它们中的元素的个数都是相等的。
前几天看到了一道题:往一个有10个球的箱子中放2个球,取走一个球,无穷次操作后还有多少球?
答案是
想有多少就有多少球
。0个:把10个球编号1-10,放两个后,取走1号;然后放入两个,取走2号。以此类推,当次数无穷时,取走了无穷个球,所以没有球了。其实这本质就
是等势可数无穷集合的性质
;3个:从第4个开始取球操作,类似于上面。无穷次操作后,剩下前三个;
无穷个:取放入的其中的一个球,剩下的哪一个编号11;以此类推,无穷次操作后,里面有去穷多个球。
我们之所以在面对无穷时遇到了极大地思维障碍,就是因为无
穷这个概念太抽象
了,以至于传言说,晚年康托尔因为思考无穷而进入了精神病院。那么什么是不可数无穷集合呢?
答案是:
实数集。具体地说是超越数集。
我们把实数集按照几种不同的分法,可以分为有理数集合、无理数集合;也可以分为代数数集合、超越数集合。
那么我们如何来
证明超越数不可数
呢?事实上,当时没有人思考无穷的概念,只有康托尔孤军一人在奋战。他用两种方法证明了超越数集不可数。第二种方法简直让人感觉惊为天人,一般我们称它
为对角线法
。这个链接对这个对角线法做了的见解,可以了解一下。https://blog.csdn.net/pongba/article/details/1336028
因为这种方法实在是太巧秒了,以至于让人看得荡气回肠!
我们就来看看他的第二种方法:
1)我们
假设实数集合是可数
的(对,反证法),所以我们枚举实数:1.2000000......
3.141592653......
1.237492......
29281923.1212231
.....
我们假设枚举的数有无理数π,有有理数,有无理数等。我们假设已经枚举了所有的数,这是我们创造一个数:通过第一个数第一列加一,第二个数的第二列加2,等等,就得到了这样的数:2.249……。可以发现这个数不等于第一个,也不等于第二个......,它不等于任何一个实数。因此我们创造的这个数根本不在这个列表。
因此,这个列表是不全的,也就是说,实数是不可数的。
2)通过前面的叙述,我们已经知道,代数数集合是可数的,因此,我们可以创造一个列表,在这个列表可以列出所有的代数数:
1.212121212......
0.278278278......
547832.5000000......
3.939393939......
13.4231323124464......
在这个列表里,有有理数、有代数数根号27等。我们又可以像刚才那样创造一个数:2.3942......,这个数不是第一个数,也不是第二个数,......。因此这个数不属于这个集合,
也就是说,这个数不属于代数数。
那么这个数毫无疑问就是超越数,也就是说,我
们通过枚举不同的代数数,创造不同的超越数。由于实数不可数,代数数可数,因此,超越数是不可数的。
事实上,
可数集合的基数远远小于连续统的基数,而连续统与可数集合的唯一区别就在于是否包含超越数。实际上,随机取一个数,这个数几乎必定是超越数。
忘了说一句,我们
到今天都无法系统地证明一个数是否是超越数
。π的证明都是借助了欧拉方程证明不是代数数的。也就是说,我们可以创造一个超越数,但是无法证明它是超越数
。