Счетность объединения множеств. Множество рациональных чисел счетно

Объединение четного семейства множеств является счетным множеством

A₁=

A₂=

A_n=

Q= Q₁= Q_k= Q=

 

Несчетность множества вещественных чисел.

Теорема: R несчетно.

Доказательство от противного:

1<->х₁=[х₁], х₁₁ х₁₂ х₁₃... |

2<->х₂=[х₂], х₂₁ х₂₂ х₂₃... | Пусть здесь нет девяток в периоде

3<->х₃=[х₃], х₃₁ х₃₂ х₃₃... |

... | (*)

к<->х_к=[х_к ], х_к1 х_к2 х_к3... |

... |

Найдем число которого нет в таблице:

с=[с], с₁ с₂ с₃...

[с]≠[х₁] => с≠х₁

с₁ {9;х₂₁} => с≠х₂

с₂ {9;х₃₂} => с≠х₃

...

с_к {9;х_к+1к} => с≠х_к

Таким образом число С отсутствует в табл (*)

 

Мощность булеана счетного множества.

Теорема: Для всякого множества |M|<|B(M)|

Док:

1 |M|<=|B(M)| выделим в B(M) одноэлементные подмножества S

f: M->s; f(a)={a}

2 |M|≠|B(M)|

f:M->B(M) взаимно однозначны

f(m)⊂M

T={m:m f(m)}⊂ M

T=f(y) y M

y T? y T?

y f(y)=T y f(y)=T

 

 

Вещественные числа. Отношение порядка на множестве вещественных чисел.

Отношение строгого порядка a<b (a₀=b₀,a₁=b₁,a_i<b_i)

антирефлексивно (a, b разные числа), антисимметрично (a<b, b<a неверно), транзетивно (a<b, b<c).

 

Теорема о точной верхней грани.

Определение: АÌR mÎR, m - верхняя (нижняя) грань А, если " аÎА а£m (а³m).

Определение: Множество A ограничено сверху (снизу), если существует такое m, что " аÎА, выполняется а£m (а³m).

Определение: SupA=m, если 1) m - верхняя грань A

2) " m’: m’<m => m’ не верхняя грань A

InfA = n, если 1) n - нижняя грань A

2) " n’: n’>n => n’ не нижняя грань A

Определение: SupA=m называется число, такое что: 1) " aÎA a£m

2) "e>0 $ a_EÎA, такое, что a_E>a-e

InfA = n называется число, такое что: 1) 1) " aÎA a³n

2) "e>0 $ a_EÎA, такое, что a_E<a+e

Теорема: Любое, непустое ограниченное сверху множество АÌR, имееет точную верхнюю грань, причем единственную.

Доказательство:

Построим на числовой прямой число m и докажем что это точная верхняя грань А.

[m]=max{[a]:aÎA} [[m],[m]+1]ÇA¹Æ=>[m]+1 - верхняя грань A

Отрезок [[m],[m]+1] - разбиваем на 10 частей

m₁=max[10*{a-[m]:aÎA}]

m₂=max[100*{a-[m],m₁:aÎA}]

...

m_к=max[10^K*{a-[m],m₁...m_K-1:aÎA}]

[[m],m₁...m_K, [m],m₁...m_{K + 1}/10^K]ÇA¹Æ=>[m],m₁...m_K + 1/10^K - верхняя грань A

Докажем, что m=[m],m₁...m_K - точная верхняя грань и что она единственная:

"к: [m’_K,m”_K)ÇA¹0; "к "аÎА: а<m”_K

Единственность(от противного):

аÎА, пусть а>m”_K => $ к: а’_K>m”_K => а³а’_K>m”_K - это противоречит ограниченности => a£m

Точная верхняя грань:

Пусть l<m, тогда $ к: m’_K>l”_K, но так как "к [m’_K,m”_K) ÇA¹0 => $ аÎ[m’_K,m”_K) => а>l =>l - не верхняя грань.

Теорема: Любое, непустое ограниченное снизу множество АÌR, имееет точную нижнюю грань, причем единственную.

Рассмотрим множество B{-а: аÎА}, оно ограничено сверху и не пусто => $ -SupB=InfA