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《數學心》第309章 康托爾3分集
  1875年,亨利·約翰·斯蒂芬·史密斯發現了一個詭異的東西。

  是位於一條線段上的一些點的集合,具有許多顯著和深刻的性質。

  後來1883年,又有康托爾開始對這個問題感興趣。

  史密斯說:“對於線上的點,我總覺裡面有很多玄機,上面有很多深刻的道理。不能弄過去的數學去衡量。”

  康托爾說:“我也有同感,而且我還有一個不錯的模型。”

  史密斯說:“說說看。”

  康托爾說:“我發現一個三分點集。取一條長度為1的直線段,將它三等分,去掉中間一段,留剩下兩段,再將剩下的兩段再分別三等分,各去掉中間一段,剩下更短的四段,……,將這樣的操作一直繼續下去,直至無窮,由於在不斷分割舍棄過程中,所形成的線段數目越來越多,長度越來越小,在極限的情況下,得到一個離散的點集,記為P。”

  史密斯說:“這是一個無處稠密的完備集的例子。”

  康托爾說:“其中有很多有趣的性質。”

  史密斯說:“聽你說的這個三分集,無窮多個點,所有的點處於非均勻分布狀態。此點集具有自相似性,其局部與整體是相似的,所以是一個分形系統。”

  康托爾說:“除了有自相似性,還有精細結構。”

  史密斯說:“是無窮操作或迭代過程。”

  康托爾說:“他讓傳統幾何學陷入危機。用傳統的幾何學術語難以描述,它既不滿足某些簡單條件如點的軌跡,也不是任何簡單方程的解集。其局部也同樣難於描述。因為每一點附近都有大量被各種不同間隔分開的其它點存在。”

  史密斯說:“沒錯這是長度為零的。真是一個集簡單與複雜的統一的結構。”

  康托爾集很龐大,但它當中幾乎不含有任何“內容物”。

  第二種描述康托爾集的方式雖然有些枯燥但會更加精確。我們通常以十進製來書寫數字,但除了這種書寫方法以外我們還可以以三進製來書寫數字,這就意味著我們只需要數字0、1和2就可以了(十進製書寫的1到10如果以三進製來書寫就會寫成1、2、10、11、12、20、21、22、100、101)。康托爾集是閉區間從0到1的數字中,那些在三進製中僅用0和2書寫的數字的集合。例如,0是包含於康托爾集中的,至於1可以被寫成0.22222....(就像0.9999...=1那樣)。

  用三進製的方式來思考康托爾集特別自然地符合康托爾集的構造。將閉區間[0,1]中的所有數字用三進製轉換。當你去掉區間(1/3,2/3),你就同時在去掉這個集合中三進製小數中第一個小數位為1的點。當你去掉剩下區間的1/3,你就同時在去掉三進製小數中第二位小數為1的點,以此類推。但我們確實要對端點值小心。早期的時候,我們注意到數字1可以被寫成1或0.2222...類似地1/3可以被寫成0.1或者0.0222222...。任何用三進製書寫的數字如果以1收尾都可以用2的無限循環來代替,康托爾集是三進製中僅用0和2表示的數的集合,但這並不意味著這個集合中的所有數字一定要按照這種方式來書寫,因此我們允許1、1/3以及諸如此類的數字成為這個集合中的一部分。

  康托爾名言:

  在數學的領域中,提出問題的藝術比解答問題的藝術更為重要。——G.Cantor

  數學的本質在於它的自由。——康托爾

  無窮大只是一個比喻,意思是指這樣一個極限:當允許某些比率無限地增加時,另一些特定比率可

  無限集是一個可以與它自己的一個真子集一一對應的集。——康托爾
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