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浅谈实变函数2——补充阅读

上篇文章中有些尚未解答的问题,删去主要是为了文章的可读性与连贯性,避免读者陷入对证明的无端纠结中。本篇文章就这些问题进行解答,主要面向有“洁癖”的人。当然,有兴趣的同学也可以拓展自己的知识。

 

可数集与不可数集之间的鸿沟

  上节我们讲到可数集是无限集中点的个数”最少“的一类集合。我们想知道能不能通过一些较为基础的操作使可数集变成不可数集(例如单纯增加可数集的个数),以此更深刻地了解两者的关联或差异。

  很显然,有限多个可数集仍是可数集,那么可数多个可数集的并仍是可数集吗,还是它们可以突破某些限制从而变成不可数集?

  答案是否定的,下面我们给出简单的证明。(仅考虑两两无交的情形即可)

可数多个可数集仍可数

  $\{a_{in}\}_{n\in \mathbb{N}}\ $即图中所示每一行都是一个可数集,将他们按照横行排列。第一个下标$\ i\ $表示第$\ i\ $个可数集,而第二个下标表$\ n\ $示该可数集的第$\ n\ $个元素。如箭头所示将它们按顺序与自然数集$\ \mathbb{N} \ $一一对应,则可数多个可数集的并仍是可数集。

 

有理数集是可数集

  (undone)

 

无理数集是不可数集

  不失一般性,仅在$\ [0,1] \ $上讨论这个问题即可。

  $\ [0,1] \ $长度不为0,那么$\ [0,1] \ $不可能是可数集。由于$\ [0,1] \ $中实数分为有理数和无理数,那么无理数集的“长度”理应为1,则它不可能是可数集。

 

Cantor三分集的构造

  (undone)