我們的直覺在做數學上的判斷可靠性有多高(進階版)

2013-02-23 9:08 am
讓我們看一個平面座標和一條數線

圖片參考:http://imgcld.yimg.com/8/n/AD07982684/o/20130223003641.jpg

直覺上我們會覺得數線上0到1之間的開區間(0,1)裡面的點雖然有無限多個,但是與平面座標上由x軸0到1以及y軸0到1之間所圍成的正方形內部的點相比應該是比較少的。畢竟,一個是直線上的點,一個是平面上的點,當然是線段上的點比較少,正方形內的點比較多才對。

比如說,我們用上一次問題中所談到的一對一的對應,若把數線(0,1)中的任一點t和正方形中的一條橫線中的點(t,0.5)作一對一的對應,我們很容易可看出數線上(0,1)中的點和橫過正方形中間的那條線段上的點有一樣的cardinality(以下稱為基數),所以這兩條線段上的點是一樣多的。那正方形內還有很多其他的點,所以數線上(0,1)上的點應比正方形內的點要少。但真的是如此嗎?

現在這樣考慮,選取正方形內任一點,座標為
(0.3590638,0.1147381),我們把小數部分串起來,變成
0.35906381147381,來當成數線上(0,1)上的對應點,這樣無論任何正方形內的點,都可以在數線上(0,1)中找到一個對應點,這樣他們的基數又相同了,所以正方形內所有的點合起來並沒有比數線上(0,1)上的點還多!

哇!怎麼會這樣???那用同樣的方法,若找來一個1*1*1的正立方體,他裡面的所有點也可以在數線上(0,1)上找到一對一的對應關係,所以正立方體的基數仍然是一樣的,因此正立方體內的點也沒有比數線上(0,1)上的點還要多!這真是難以想像@@

您同意我以上的分析嗎?還是我哪裡疏忽了?歡迎您來回答這個問題。請勿客氣地只在意見欄表述,請盡量到回答欄來給予指教,謝謝大家。
更新1:

殺成大 仍然謝謝你的指教

更新2:

Wiene 大 謝謝您的提醒,您講的有道理!有時候會串接不起來,這是疏忽之處沒錯。 因此我再想一個 辦法,就沒有串接不起來的問題,就是讓正方形內的點的x座標的小數和y座標小數交錯出現形成一個新的小數。譬如 正方形內一點(0.35906....,0.11473....)就讓他對應到數線上的 0.3151940763..... 怕看不清楚,再舉一例,正方形內一點(0.11111...,0.2222)對應到數線上的 0.12121212......... 這樣就有一對一的對應了 謝謝提醒

更新3:

Shadow 影兄 我感激都來不及了‧怎會介意您對我的想法的修正? 這部份的數學我都是自學而來,沒受過數學等科系的嚴格訓練,自知一定有盲點,開這個題就是希望大家來探討,更希望如影兄這樣來指導、解說。因此您對我的指正,我是銘感在心的。 難得佳解,就放置數日,給有心人瀏覽、觀摩。屆時我再結案。也歡迎大家繼續表達意見。

更新4:

給影兄 知道您將雲遊,心嚮往之!先祝福您,也為數學版暫時少了一位指導者覺得可惜。 我發心服務的100天也將屆,下週之後也會較少上版面來了,將回到我的修行道上與音樂世界中。 時空交叉巧遇影兄,亦師亦友,受益良多!令我感到彌足珍惜!這次又同退,豈不巧哉!祝福兄台,後會有期!

回答 (8)

2013-02-24 5:10 am
✔ 最佳答案
  敝人原本想要在意見欄作題,可是發現解說部分可能有點長,就試著在回答欄作題了。以下cardinality敝人都簡化為card.

  首先,我們來探討一下兩個infinite sets的card.什麼時候會一樣多:

  如果我們可以從一集合A中確定它的card.為aleph number,且可以找到一個function f 使得A集合對上B集合為one-to-one & onto,則兩集合的card.相等。

  回到這個問題上,假設以William兄的對照方式,現在我們假設座標系中以x=1&y=1所成之範圍的每個點可以表示為( 0.(a_11)(a_12)(a_13)... , 0.(a_21)(a_22)(a_23)... )及實數軸上0到1的區間每個點可表示為0.(b_1)(b_2)(b_3)...,則找到一個關係使得0.(b_1)(b_2)(b_3)...=0.(a_11)(a_12)(a_13)...(a_21)(a_22)(a_23)...。

  到此為止,其實存在一個矛盾:這個關係並非onto,為何?現在不要做太複雜的式子,敝人以反例來處理。假設在實數軸上得到的解同William兄舉例的0.35906381147381,對它作反關係,它能得到的並非只有( 0.3590638 , 0.1147381 ),( 0.359063 , 0.81147381 )也是它反關係的一個解,故非為onto。

  那究竟依照William兄的方式有沒有辦法處理這個問題呢?答案是可以的,為何?現在我們假設自座標系正方形中的x,y皆有小數n位,位數不足補0,例如( 0 , 0.12345 ),代表x = 0.00000,y = 0.12345,而實數軸區間上的每個點為小數2n位,關係如前所述,神奇的事情發生了,我們可以得到兩者的card.居然是相同的!

  為什麼會這樣呢?其實這是假設的問題,現在如果我們不處理一開始所作的假設,那這個關係始終會存在一個矛盾:實數軸上的一個點可以對任意位數取值,代表我們得到的點是不穩定狀態,但是,只要我們處理的是位數問題,其實問題就回到了之前球數是否相同的問題,我們證明n與2n,當n為自然數時,擁有相同的card.,自然可以拓展到這個問題上,雖然這兩個集合的card.並非等同於自然數的card.。

  其餘證明敝人就不再贅述,因為懶病發了,有興趣的話可以去看一些與集合論相關的書籍,去想想內容所表示的,之後再回來這個問題作思考。

  以下是給冠穎兄的:

  其實這種問題別太在意無限的定義,私以為閣下所舉的題目就如同William兄所說的。

  但是,敝人可以給予閣下一點有趣的想法:其實無限是另一種形式的有限。

  如果我們要在一個無限的自然數集、有理數集、無理數集甚至實數集上找到您想要的數,可以嗎?答案是可以的,因為無論閣下提出什麼樣的數,都能在相對應的集合上找到這樣的數,只是數量龐大,我們真的無法枚舉,所以給予一個定義叫做「無限」。

  也因此,在科學,尤其是數學的領域上,對無限的處理是慎之又慎,對其的規範更是嚴格,例如1 ^ ∞、∞ ^ 0、∞ - ∞等indeterminate form,這三個看起來好像會等於一個數,但不然,因為裡面的內涵實際上包括了其他概念的。

  至於這三個indeterminate form敝人就不再贅述,有興趣的話,一般微積分的書就有相關的概念。

2013-02-23 21:18:22 補充:
  William兄,敝人對您的補充稍微提一下意見,希望您別介意才好。

  如果只是做交錯的動作,很容易會讓兩個集合的函數關係呈現非onto的狀況,例如( 0.1111 , 0.111111 ) 與 ( 0.11111 , 0.11111 )得到的均為0.1111111111。私以為對x,y取一定位數再下去取實數值比較好,如上面這個例子,得到的就會是0.111100111111以及0.1111111111。

2013-02-23 22:15:26 補充:
  當然,如果交替的部分,將無數字的部分視為0是一樣可以做對應的。

2013-02-23 22:58:04 補充:
  其實敝人一直相信無論什麼學問,只要有心學習,就算不經過相關科系的訓練,也能成為一個優秀的研究者,差別只是在某些問題上要鑽研的更辛苦一些罷了,像William兄就是一個很好的例子。

  一些解不開的問題,自己解開固然有成就感,與一群人一起討論也會很有趣,可惜下次閣下出題時,不知敝人是否已經去雲遊了,敝人通常出現在這不會超過一個月,就好似五柳先生一般,「造飲輒盡,期在必醉,既醉則退,曾不吝情去留」啊!
參考: 個人所學與淺見。
2013-02-24 6:15 am
不需要去酸人家說什麼洗點數成為專家吧!畢竟是不是洗點數是看得出來的。何況學習是不分資歷的深淺和年紀大小,學習本來就是要一起學習。
2013-02-24 3:54 am
疏忽的地方: 合成的xy座標不能用串接方式 因為x找不到最後一數字
分析中沒有1-1函數
2013-02-24 2:04 am
William大 我有一個疑問
但是是你上一個發問的
就是 "以下兩種球無限排列下去,你認為哪一種多?" 這個

我不懂無限的概念
但是假如白球 黑球個數 是人去準備的
甲準備白球
乙準備黑球

甲:我要準備無限多個白球
乙:我要準備無限多個黑球
這兩句話應該符合題目

甲:我要準備無限多個白球
乙:我要準備白球數量的1/2個黑球
這應該也符合題目

那為什麼是一樣多呢
果然還是跟"無限"有關係嗎

2013-02-23 20:11:38 補充:
好的 大概了解了 基數的概念 感謝~
2013-02-24 12:43 am
進哥大

謝謝您,不過沒關係,不用再花筆墨了,我不會在意他所說的。

其實我是發心上來100天幫大家解答順便向大家學習的。
因為給自己100天的期限,所以解得蠻積極的,由於對知識+系統還不太熟,我都不知道自己擠到排行前面去了,聽您一說,才驚覺這樣實在不太好。早知有這種排行我就踩煞車,排在大師和知識長們的前面真讓我誠惶誠恐。

2013-02-23 16:43:41 補充:
100天期限下週就到期了,之後我還是偶爾會上來學習跟解答,但次數會少很多了。短短三個多月結識了很多知識+上的各方先進善知識以及好朋友們,給予我很多的幫助與指導,讓我收穫滿滿,進步良多。還有一些很有上進心或很可愛的小朋友們,讓我重拾童心。都在此一併感謝感恩!

2013-02-23 19:55:16 補充:
冠穎大
無限大並不是一個數,只是一個概念,一種狀態。若是一個數,就有其限度,就在數線上某個點標得出來,那這個數就不是無限大,因為數線上在他右邊還有更大的數。因此乙說要準備白球數量的1/2是準備不出來的,因為乙根本不知道甲的數量是多少,且因甲要準備無限多個 ,他也只能準備無限多個。
黑球看起來是比較少的,但若是把黑球編號成1,2,3,4,.....,和白球的編號1,2,3,4....可以形成一對一的對應,無限大有一個很重要的概念,就是後面是源源不絕的,既然源源不絕,這種一對一就會永遠對應下去。其實說一樣多也不是一個很好的講法。因為說一樣多,又有一個數字,又不是無限了。

2013-02-23 19:55:52 補充:
比較好的說法就是,隨便你說白球要幾個,我黑球都可以給你一樣多個,隨便你講喔!那這樣白球黑球是不是可視為一樣多?但這是一種方便說法,在無限大的討論中,我們不講一樣或不一樣多,只要有一對一對應關係的,我們稱他們有一樣的基數,也就是影大所提的cardinality。基數一樣的兩種無限大就有這種要多少,那種就有多少的對應。
但是無限大中還是有大小,這又是很奇怪的事,但卻是事實。在上個問題中,Shadow 影兄在意見欄講了很多重要的觀念,不能等閒視之,譬如說他提到實數的基數更大,這是正確的。

2013-02-23 19:56:13 補充:
譬如,所有的有理數有無限多個,0到1之間的無理數也是無限多個,但因為無理數的基數比有理數大,所以我有辦法證明0到1之間的無理數比所有的有理數還多。所以,在"無限"的世界裡,不能用直覺,要用基數的觀念來比較。基數一樣的,就是方便說裡的"一樣多"了。

2013-02-23 22:40:50 補充:
企鵝大

謝謝您,但不用再提這件事了。就視為是考試,磨練的道場就好。
2013-02-23 9:06 pm
看到殺成大的這番言論,實在令人感到蠻遺憾的,
看一下現在的分類高手排名,William大排名第一,
當然很多人會認為這只是虛名,沒什麼意義,
但它代表了最近數學版這邊最熱心回答而且採用率最高的排名,
William 大比其他幾位大師甚至知識長都還要高,
因為William 大才來知識+幾個月,答題數還不夠多,
以他的採用率,只要累積足夠的答題數,升到大師是一定的,
甚至升為知識長也很有可能,但我相信William 大是不會希罕這虛名的,

2013-02-23 13:07:03 補充:
但是這樣熱心助人的人,卻被說成洗版洗到專家5級,
看了實在令人很難過,
也許這是一般人常有的酸葡萄心理,我也相信William 大不會介意,

殺成大最後問 William 大是怎麼洗到專家的,
我來幫 William 大回答好了,
簡單說, William 大這個禮拜回答了二十幾題,
如果殺成大能像 William 大這麼熱心,我相信再過不久,
應該也有機會升到專家5級,
但是不能三言兩語的簡答,要像 William大那樣詳細解說,
否則不被提問者採用,採用率不高,
那也只能一直當實習生了.
2013-02-23 6:01 pm
無限大的數是無法比較大小或多寡的

請搜尋「無限旅社」看一下(應該是這個名稱或是打無限應該也有例子)

簡單舉例

正整數:無限多
正偶數:無限多
兩者無法比較數量
對應n=2m
可找到一對一對應,但直覺上正整數應該是正偶數的2倍
2013-02-23 9:52 am
小朋友,用點來描述線,的確是無限多,但是線是有長度的,長度又有單位,單位也不是絕對的,單位要定義,你拿的尺量到的都不會是真的長度,所以有一種說法,叫做幾近,或者相似,或者大概吧,怎麼說呢,數學是絕對的,0到1,中間有無限多個點,但是距離就是一,化成單位,就亂七八糟,有誤差...........

不知道你懂不懂,你長大,你會學微積分,這也沒什麼學問,你會學到dY/dx的概念,這就是無限小的數學,你學到微積分的時候,你問的問題就很容易懂了!!!!!!





2013-02-23 01:58:10 補充:
你專家五級,我看的快吐了!!!!!
怎麼洗的阿???教我一下吧!!!!!


收錄日期: 2021-05-02 10:59:11
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