势
维基百科,自由的百科全书
在數學裡,一個集合的勢是指「集合內的元素個數」。勢有兩個處理方法–一個是直接用單射、滿射與雙射來比較集合的勢,另一個則是使用基數。
目录 |
[编辑] 集合比較
A和B若被稱為有相同的勢,即表示它們之間存在一備雙射函數,即由A到B的一單射且滿射函數。舉例來說,正偶數集合E={2,4,6,...}和自然數集合N={1,2,3,...}有著相同的勢,因為函數f(n)=2n是一由N到E的雙射函數。
若說A的勢大於或等於B的勢的話,即表示它們之間存在一個由B到A的單射函數。若說A的勢絕對大於B的勢的話,即表示A的勢會大於或等於B的勢,但A和B的勢不會相等,即存在一由B到A的單射函數,但不存在一由A到B的雙射函數。例如,實數集合R的勢絕對大於自然數集合N的勢,因為內含映射i : N → R 是單射的,且可證明不存在一由N到R的雙射函數。
[编辑] 可數與不可數集合
假設選擇公理成理,三分法就會成立於所有的勢中,所以可以有以下的定義。
[编辑] 基數
- 主條目:基數
注意,到目前為止,我們只定義了勢在函數內的作用:我們沒有真正地定義一個集合的勢為其自身具體的物件。現在將略述此一處理方法。
有相同勢的關係稱做等勢,而這是一種在所有集合的類上的等價關係。一集合A在此關係的等價類包含所有和A等勢的集合。然後,接下來可以有兩種定義「一集合的勢」的處理方式。
集合S的勢標記為 | S | 。 其冪集的勢則標記為2 | S | 。
無限集合的勢標記為(對每一個序數α,是第一個大於的勢)。
自然數的勢標記為,而實數的勢則被標記為。可以證明。(請看對角論證法)。連續統假設說道不存在介於實數的勢和自然數的勢之間的基數,亦即。
[编辑] 例子和其他性質
- 集合
X = {a, b, c}
與集合Y = {苹果, 橘子, 桃子}
有同樣的勢,因為它們都有三個元素。
- 若對於兩個集合X和Y有 | X | ≤ | Y | ,則存在一Y的子集Z使得 | X | = | Z | 。
這一性質使得兩個或更多的集合元素個數的比較不需要憑藉一中介集合(即自然數)。
- 在不可數集合的領域內,存在一由的集合Y所組成的類。這類的集合稱做連續勢。
- 可以證明不存在一集合X,使得對任一集合Y, | Y | ≤ | X | 。
證明. 設存在此一集合X。然後讓Y為X的冪集, | Y | = 2 | X | ,結果矛盾 | Y | > | X | 出現了。