自然数个数是有限的还是无穷的(为什么说代数数是可数无穷)

前面有关《康托尔带你走进“超越数的大门》一文说明了康托尔运用对角线法从有理数得出无理数的方法,以及自然数与有理数

数量一样,我们总能用康托尔的方法构建一个集合外的数。

代数数与无理数都是可数无穷,于是就可以用康托尔的对角线法构造一个不是代数数的数了,也就是超越数

自然数个数是有限的还是无穷的(为什么说代数数是可数无穷)(1)

列出全体代数数的一个很重要的原理是一个2次方程之多2个实根,而21次方程,比如说图中这个,之多能有21个实根,接下来说一下列出全体代数数的操作流程,我们已经列出全体分数了,而全体分数是系数为整数A,B的全体线性方程的根,当然你也可以创造你自己的方法

自然数个数是有限的还是无穷的(为什么说代数数是可数无穷)(2)

在列出所有有理数后,我们要写上所有的2次无理数

它们是系数为整数A,B,C的全体2次方程的根,下一步就如同我们从里到外走过的这张全体整数对组成的2D数阵,我们走过了全体分数,现在我们来到三元整数对(A,B,C)组成的3D数阵,我们便能走过所有的2次方程

自然数个数是有限的还是无穷的(为什么说代数数是可数无穷)(3)

对于每个我们遇到的2次方程,我们把它们的解添加到列表上,我们要排除分数根,因为已经在之前的清单上列过了,同时也要排除这一阶段已经列过的2次无理根

自然数个数是有限的还是无穷的(为什么说代数数是可数无穷)(4)

这样,我们就列出了全体2次无理数,包括根号2,黄金比例之类

自然数个数是有限的还是无穷的(为什么说代数数是可数无穷)(5)

接下来,我们用同样的操作取取处理3次无理数,以及更高次的

自然数个数是有限的还是无穷的(为什么说代数数是可数无穷)(6)

现在我们把它们列在一起,现在这张2D数阵,囊括了全体代数数,每个数恰好一个

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最后阶段,我们像这样把数阵缝起来,按照蓝线的路径把遇到的代数数列出来

自然数个数是有限的还是无穷的(为什么说代数数是可数无穷)(8)

这只是其中一种列法发,还有无穷多个列法,我们再用康托尔对角法,把列出来的数转换成超越数,而康托尔对角法的用途不止在于生成一个超越数

自然数个数是有限的还是无穷的(为什么说代数数是可数无穷)(9)

我们还能用来研究超越数有多少个,在重申一遍,用康托尔的对角线法可以生成一个实数,不属于任何可数无穷数集,那么实数集本身呢?实数集是可数无穷集吗?

自然数个数是有限的还是无穷的(为什么说代数数是可数无穷)(10)

很显然不是,因为如果实数集是可数的,那么我们就能生成一个不属于实数集的实数,很显然这是不可能的,那就真的变成“超越”数了,无论如何,我们无法生成实数集外的实数,因此,意味着实数是不可列的,它们组成的是一个不可数无穷集。

不可数无穷,显然比可数无穷要大得多,所以说,实数是不可数无穷,而代数数是可数无穷。

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