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定理已证明

实数不可数性(康托尔对角线论证)

命题陈述

实数集是不可数的:N\mathbb{N} 与 R\mathbb{R} 之间不存在双射——甚至 N\mathbb{N} 与区间 (0,1)(0,1) 之间也不存在双射。

为什么成立?

如果试图把 (0,1)(0,1) 中所有实数列成一个无穷序列 x1,x2,x3,…x_1,x_2,x_3,\dots,总能构造出一个新数,使它在第 nn 位小数上与第 nn 个数不同——因此这个新数永远不在列表中,任何列表都不可能完整。

证明思路

反证法:假设 x1,x2,…x_1,x_2,\dots 通过十进制展开列出了 (0,1)(0,1) 中所有实数;定义 y=0.y1y2y3…y=0.y_1y_2y_3\dots,取 yny_n 在第 nn 位与 xnx_n 不同(例如取 yn=5y_n=5,如果该位不是 55,否则取 yn=6y_n=6,以避免 …999⋯=…000…\dots999\dots=\dots000\dots 的歧义);于是 y∈(0,1)y\in(0,1),但 y≠xny\neq x_n 对每个 nn 都成立(第 nn 位不同),与列表完整的假设矛盾。

证明者

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相关定理

分步证明

该定理暂无分步证明。

参考文献

  1. Georg Cantor (1891). Über eine elementare Frage der Mannigfaltigkeitslehre
  2. Paul R. Halmos (1974). Naive Set Theory