关于可数性的判定问询:与可数集双射的集合是否可数?
问题解答:与可数集双射的集合是否为可数集?
当然成立!咱们先把可数集的定义掰扯清楚——可数集的核心本质就是:能和某个可数集(不一定非得是正整数集)建立双射关系的集合,甚至更标准的定义是“能和正整数集$\mathbb{N}$建立双射的集合”,但这俩其实是等价的,原因很简单:
- 假设我们有个已知的可数集$B$,那根据定义,$B$和$\mathbb{N}$之间必然存在一个双射$f: \mathbb{N} \to B$;
- 现在题目里说集合$A$和$B$之间存在双射$g: A \to B$;
- 把这两个映射复合一下,得到$f^{-1} \circ g: A \to \mathbb{N}$——这绝对是个双射,因为双射的逆映射还是双射,两个双射的复合也依然是双射;
- 这么一来,$A$就和正整数集$\mathbb{N}$建立了双射,完美符合可数集的标准定义。
换个更直观的角度理解:可数集的“可数”描述的是集合的基数(也就是元素的“个数”,对无限集来说是一种等价类),所有可数集的基数都是$\aleph_0$(阿列夫零)。两个集合能建立双射,就意味着它们的基数完全相同。所以只要$A$和某个可数集基数一样,那它本身肯定也是可数集。
举个接地气的例子:偶数集${2,4,6,\dots}$是可数集吧?要是有个集合$A$能和偶数集一一对应,那你把$A$里的元素先对应到偶数,再把每个偶数除以2对应到正整数,这不就间接和正整数集一一对应了?所以$A$肯定是可数的。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Isaac Newton
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