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数学コミュの無理数の数

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たとえば 1.00000.....〜2.00000......の間に
無理数はいくつくらいあるとされるのでしょうか?

カントールの本を読んでいたんですが 全くお手上げでした。
連続体仮説とこの無理数に関連性はあるのでしょうか?

的外れな質問かもしれませんが 
詳しい人がいたら 是非 教えてください

独学で 自分なりにいろいろ調べても ・・・ アウトです

無限にも小さい無限から大きい無限まであり
無限が無限にあることを発見したという話だけは面白かったです 汗

コメント(105)

積分定数さん>

つまり アレフ0の数は関数の数だけというよりも
もっと果てしなく無限にあるということなんですね。

わかりました。

ところで パラドックスの問題ですが、

無限を包み込む究極の無限はない・・・終わりなき無限 が 限りなく連鎖して続いてゆくという感じの理解でいいでしょうか?

>無限を包み込む究極の無限はない・・・終わりなき無限 が 限りなく連鎖して続いてゆくという感じの理解でいいでしょうか?

 うまく答えるのは難しいのですが、59のように順序数を「下から積み上げる」方法だと、アレフ1の濃度の順序数にすら行き着けません。

 だから、公理的集合論では最初から、「集合全体」という概念を持ってきて、それらの対象(つまり集合)x,yに対して、x∈yが成り立つ か 成り立たないかのどちらかであるとします。

 で、例えば、∃x:∀y:¬y∈x となる集合x(空集合)が存在するとか、こういう集合が存在するとか、集合から別の集合を作る方法が示されている。


そうすると、公理系から「こういう性質を持っている集合が存在する」とか、「こういう性質の集合は存在しない」ということが色々出てくる。

例えば、任意のxについて、x∈yとなるようなyは存在しない
とか、

選択公理とか連続体仮説は、いわば、両者の隙間の問題。
で、つまり、最初から、集合全体=Uを想定して置けば、「終わりなき無限 が 限りなく連鎖して続いてゆくという」のを回避できるのです。


ここからは、個人的な夢想です。

 Uやその部分領域を元とするような、超集合、超領域といった概念、さらにその上の概念、なども有って良さそうな気もしますが、その辺の事情はよくわかりません。

 パラドックスの原因は元の数が多すぎるのに「集合」としたことが原因だから、集合としないで、超〜といった概念を導入してもパラドックスは存在しないように思えます。
対角論法というキーワードで恐らく、
自然数全体から、[0,1]区間への全射が構成できないことがわかるかと思います。
さらに思考実験を行った。

濃度アレフ[アレフ0]なる集合Aがあれば2^A=Aとなるので、A∈Aを得て、このような集合Aはカントールによって否定されることになる。

つまり、濃度アレフ[アレフ0]なる集合Aは、数学上は存在しないことになる。

お詫びと訂正
 58の僕のコメントで積分定数さんのお名前を間違って表記いたしました。
 すいませんでしたm(._.)m
>70 まこぴ〜さん

>2^A=Aとなるので、

なりますかね??

有限のアレフ[n]までで区切ったらそれの冪集合はアレフ[アレフ[0]]には入ってますけど、すべて和集合を取ってから冪集合を取ったやつは、それよりもっと大きくなると思います。
(これも対角線論法により証明できます)


(日記の方と重複になりますが・・)
アレフ[アレフ[0]]なる濃度を構成しようとすると、矛盾を起こすと思っただけなのですが^^;
>73:まこぴ〜@Free Tibet さん

「 アレフ[アレフ[0]] 」

というのは何ですか?
そもそも、意味がわかりません。

「 アレフ[ω] 」

のつもりで書いておられるのでしょうか,,,
>74:ケンさん

Nから始まる無限に極限があれば「アレフ[アレフ[0]]」と表すべきであろうと思いました。
>75:まこぴ〜@Free Tibet さん

アレフ[ほにゃらら]

で、「ほにゃらら」のところに入るのは「順序数」です。
「濃度」ではありません。
この点に注意しないと、つい:

アレフ[ω]= アレフ[ω+1]

のようなミスをしてしまいます。
ω と ω+1 では、その濃度は等しいですが、
( Card(ω)=Card(ω+1)=アレフ[0] )
順序数としては違います。

このあたりが、混乱の原因なのでは?と思ったのです。
いかがでしょうか,,,

(注)
アレフ[0],アレフ[1],...,アレフ[n],...(nは自然数を動く)
のどれよりも大きい濃度のうち最小のものを

アレフ[ω]

と書きます。
それより大きい順序数αに対しても(超限)帰納的に

アレフ[α]

は定義されます。 
では、またまた、思考実験です。


N[0]=N、
N[n+1]=2^N[n]∪N[n]

N[0]⊂N[1]⊂N[2]⊂・・・

で、A=∪N[n]とおくと、任意のB∈Aに対して、B⊂Aです。

このAの濃度はいくらでしょう?
>77

なるほど。
私もそのあたり勘違いしていたようですね。。

順序数に関しては全くの無知でしたが、ケンさんの説明と Wikipedia を見てなんとか納得できました。
勉強になりました。
>78:まこぴ〜@Free Tibet さん

「 N 」

というのは自然数の集合でよろしいでしょうか。
以下、Nを自然数の集合として,,,

まこぴ〜@Free Tibet さんに習って、
今は、「一般連続体仮説」を仮定すると:

アレフ[ω]

になります。
また、一般連続多仮説を仮定しない場合は50:Fu さんの記法を用いて:

bet[ω] :=sup{bet[n]|n∈N}

となります。

(補題)
κ,λを無限濃度とする。このとき:
もし、κ≧λであれば、κ+λ=κが成り立つ。

に注意してください。


>79:きり さん

ご参考になれば何よりです^^
>80:ケンさん

失礼しました。「Nは自然数の集合」を忘れておりました。

思考実験:
 A=∪N[n]とおくと、
 任意のB∈Aに対して、B⊂Aです。
 では、
 「任意のB⊂Aに対して、B∈A」は正しいでしょうか?
>82:まこぴ〜@Free Tibet さん

83:わたやん さんが言うとおり、
「任意のB⊂Aに対して、B∈A」は正しくありません。
例えば,,,

0 ∈ N に注意して:
x0:=0
x1:={0}
x2:={{0}}
xnが定義されたとき、
x(n+1):={xn}
と定義すると、

「 任意のn∈Nに対して、xn ∈ N[n] 」
が成り立ちます。
さてこのとき、
X:={ x0,x1,...,xn,... }
という集合を考えてみると,,,

あとはやってみてください(^_^)
N[n+1]=2^N[n]∪N[n]

と定義したので、

X:={ x0,x1,...,xn,... }

ではなく、

X[n]:={ x0,x1,...,xn }

とおくと任意のn∈Nについて、X[n] ⊂ N[n] ⊂ A であるので X[n] ∈ N[n+1] ⊂ A と考えましたが・・・・
>85:まこぴ〜@Free Tibet さん

>
X[n]:={ x0,x1,...,xn }

とおくと任意のn∈Nについて、X[n] ⊂ N[n] ⊂ A であるので X[n] ∈ N[n+1] ⊂ A と考えましたが・・・
<
これ自体は確かに正しいですが、
否定を示すときに、都合の良い例を選んではいけませんよね(^_^;

正しいと思い込んでしまうと反例を見つけにくくなってしまうものです。
こんへんは気持ちの切り替えが大切ですね。
>86:87:88:

88:>「あるnに対してB∈N[n]」であることが必要十分です。

なるほどです。加算無限まで添え字を拡げるとこうなるのか・・・

これにて、一連の思考実験は終わりにします。

でも、何かテーマがみつかればやるかも^^
>65
>(1),,,   2^A=A
>仮に(1)を満たすようなものがあればAは集合ではありません。
(proper classになります)

少し気になったのですが、2^A=A は、領域やクラスでも、ないですよね?

「集合とするには、元の数が、多すぎる」場合に、領域とかクラスとかの概念が必要になるが、

集合でなくても、A∈A が成り立つことはないです。
>90:積分定数 さん

あの記述は誤解を招く記述でしたね。
失礼しました。
あれは、一応65:にも書きましたが、
「=」を「両者の間に全単射が存在する」の意味で解釈した上での記述でした。

確かに、「クラスとして等しい」の意味で用いれば、
明らかに

2^A=A

を満たすクラスは存在しません。
(「任意のクラスAに対して: A∈Aでない」が成り立つから。)

「領域」,,,というのはなんでしたっけ?
定義を教えていただけると幸いです。
領域もクラスも同じだと思います。ドメインを訳しただけかと。

{x:A(x)} A(x)はxに関する命題

これが、集合になるとは限らないが、領域ではあり。

>「=」を「両者の間に全単射が存在する」の意味で解釈した上での記述でした。

そうでしたか。失礼しました。しかし、全単射の存在の意味で、Aがクラスも、

2^A=A  ってことが有るのでしょうか?

2^Aって、クラスの部分クラスの全体の集まり、とでもなるのでしょうか?

クラスや、クラスを元とする、超クラス(?)、あるいはその濃度、なる概念もあるのでしょうか?あっても良さそうには思いますが。
>92:積分定数 さん

2^A

をクラスとして扱う以上は、
2^Aの元は集合でなければなりません。
(proper classはclassの元にならない)
ですから、2^Aというのは

「Aの部分クラスの集まり」ではなく
「『Aの部分クラスで集合になるもの』全体のなすクラス」であるべき

だと考えます。
一方で、

「Aの部分クラスの集まり」

自体は考えることが出来ると思いますが、この場合

これとAは比較できるようなものではなくなる

と思います。

,,,その上で
(2^Aを「『Aの部分クラスで集合になるもの』全体のなすクラス」とみなした上で)、

「2^A=Aが成り立つクラスがあるか」

という問題ですが,,,
これに関しては僕は具体例を考えたことがございません。
ありそうな気がするんだけど,,,
どうなんでしょう,,,


{x:A(x)}

という記法は
>「『Aの部分クラスで集合になるもの』全体のなすクラス」であるべき

なるほど、わかりました。

>(2^Aを「『Aの部分クラスで集合になるもの』全体のなすクラス」とみなした上で)、
「2^A=Aが成り立つクラスがあるか」
という問題ですが,,,

対角線論法が、そのまま流用できて成り立たない気がしますが、よくわからないですね。

クラスの上の方にも、集合論みたいなものが建設されるのだろうか?
93:の最後:

>>
{x:A(x)}

という記法は
<<
は無視してください。
削除し忘れただけです。

>
クラスの上の方にも、集合論みたいなものが建設されるのだろうか?
<
どうなのでしょう。
僕は詳しくないので,,,
ある程度は同様の議論ができるんじゃないかなぁと思いますが,,,
ただ通常の数学ではあまり活用する場面がなさそうなので、
あまり真剣には考えていないのですが(^_^;


だんだん難しくなってきましたね。
「クラス」とかが出てくると、議論の流れに付いていくのすら大変です。。。


ところで、55の私の疑問がまだ解決されてないんですがいかがでしょうか。

つまり、連続体仮説を仮定しない場合に「自然数全体の集合の濃度より大きい最小の濃度」は必ず存在するのでしょうか??
もし存在しないなら、アレフ[1]などという記号は意味を持たないと思われるのですが・・・。
>つまり、連続体仮説を仮定しない場合に「自然数全体の集合の濃度より大きい最小の濃度」は必ず存在するのでしょうか??

これは連続体仮説がなくても存在が証明できます。

濃度全体のクラスは、順序数の部分クラスだから、
{α: αは濃度、ω<α}に最小値が存在します。これが、「自然数濃度の次の濃度」です。

不等号は、濃度の大小ですが、「αは濃度」、という制約があるので順序数での大小と考えても同じことです。

59以下での私の発言にある、順序数全体と濃度全体が順序同型というのは、連続体仮説がなくても成り立ちます。
>97 積分定数さん

ありがとうございます。

なるほど、連続体仮説を仮定しなくても同型になるんですね。
スッキリしました。


ところで、

>濃度全体のクラスは、順序数の部分クラスだから、

の所はさらっと書かれていますが、理由が分かりません。。
少し考えれば分かることなのか、それとも難しい議論をしないと分からないのでしょうか?

(連続体仮説を仮定すれば簡単に分かりそうですが・・・)
60に書いてあるように、順序数どうしで、全単射(順序同型でなくてもよい。というか、異なる2つの順序数は同型ではない)が存在するもの同士を集めてきて、そのなかで、順序として最小のものを「濃度」とします。

要するに、順序数のクラス全体に 「全単射が存在する」ということを、同値関係として、順序数のクラスを同値類に分割する。

「全単射が存在する」が、同値類の設定を満たす条件=反射律・推移律・もうひとつ何とか律、つまり 
「A〜B ならば B〜A」
「A〜BかつB〜C ならば A〜C」 
「A〜A」
などの条件を満たすことはすぐに示される。

で、こうして分けた同値類の中の最小値を代表元として、これを濃度とよぶ

ということです。
>積分定数さん

うーん、難しいですね。
順序数を、(全単射が存在するという点で)同値類に分類すると、同じ類の中には最小の順序があるということですね。

では、たくさんの濃度を集めてきたときに、それらに最小のものが存在するということはどこから出るのでしょうか。


感覚的には、自然数の濃度aleph_0よりも大きく、実数の濃度bet_1よりも小さい濃度があるとしても矛盾しないなら、そのような濃度(便宜上bet_(1/2)ということにする)があるとして、それよりも小さく自然数の濃度よりも大きいものがあるとしても矛盾しないような気がします。すなわちbet_(1/4)というものが存在してもよい。以下、bet_(1/8)、bet_(1/16)という風にどんどん小さい濃度を作れる(あっても矛盾しない)という気がしますが・・・。
その場合にも必ずどれかが一番小さいということなのでしょうか。

(連続体仮説がZFCと独立であることの証明など、よく理解していない部分が多いので的外れな質問かもしれませんが・・・)
>では、たくさんの濃度を集めてきたときに、それらに最小のものが存在するということはどこから出るのでしょうか。

順序数全体が整列であるから、その部分クラスである濃度全体も整列です。

Aを濃度の部分クラスとすれば、それは順序の部分クラスでもあるので、最小値が存在します。

具体的にはわたやんさんの発言のように共通部分を取れば、それが最小値となります。

>以下、bet_(1/8)、bet_(1/16)という風にどんどん小さい濃度を作れる(あっても矛盾しない)という気がしますが・・・。
その場合にも必ずどれかが一番小さいということなのでしょうか。

整列順序の場合、そのような無限下降列を作ることが出来ません。
というのは、そのような下降列の全体も可算個の部分集合を形成するので、その中のどれかは、最小値のはずです。

a[1]>a[2]>a[3]>a[4]・・・・

このどれかが最小値のはずだから、それをa[n]とすれば、そこから先に
a[n]>a[n+1]と続けることは出来ません。
>101 わたやんさん

ありがとうございます。

なるほど!!
どちらかに包含関係があるとみなすんですね?

たしかにそれだと最小になりそうですね。
>102 積分定数さん

ありがとうございます。

>順序数全体が整列であるから、その部分クラスである濃度全体も整列です。

のところは、よく分からなかったのですが、最小値が存在するから言えるのですね!
整列集合だから、というのは重要で、

実数の部分集合として、開区間An=(0,1/n) n:自然数
を考えて、Anの共通部分を取ると、空集合Φになる。

∩An=Φ  

しかし、Φ∈{An:n=1,2,3,・・・}ではない。
つまり、Φはinfではあるが最小値ではない。

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