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連續統是什麼意思?如何理解連續統與實數的關係?

如題。


連續統是實數集的抽象。連續統描述了像實數一樣的稠密,完備(無洞)的性質。

實數集只是一個連續統的例子。當然,實數集也可以說是原型,因為連續統是從實數集推廣出去的。

在某些場合,連續統也可能被用來代指實數集。(可能為了強調其完備性吧)

注意不要跟「連續統的勢(基數)」混淆。(即直觀地看,所謂集合的大小,或者個數)

而且具有連續統基數的集合,未必是連續統。比如無理數與實數等勢,具有連續統基數,但是無理數集可不具有像實數那樣的完備性。

題外:連續統假設

可列集的勢為 。(自然數的個數,整數的個數,平面格點的個數……)

連續統的勢為 ,而且 。(想像任何一個實數可以用無限二進位表示嘛。當然,嚴格的話,實數的二進位表示不唯一, 。於是還得構造康託三分集,證明 。然後由康託爾-伯恩斯坦-施羅德定理,得到等勢)

康託對角論證可知, 。(實數是不可數的)

是不是大於 的最小的基數呢?即它們之間不存在其它基數?

這個問題的答案未知。連續統假設即 後的第一個基數)。

從ZFC公理出發,它不可證明,亦不可證偽。


連續統是一種集合

(1) 是全序集。在 上定義了全序關係(也稱線性序、簡單序等) ,即

定義了 ,其餘的 可以導出。

(2)稠密性。 的任何兩個元素 之間,必存在其它元素 。即

比如有理數 就滿足稠密性,因為任何兩個數,其中間有個平均數。

(3)完備性(直觀地講,無洞)。(最小上界公理,或上確界原理)任何一個 的非空子集 ,若有上界,則必有上確界。即

這個原理是硬性地規定了上確界不能掉進洞裏,即上確界一定存在。(公理,不需要沒有理由)

此外,最小上界公理有很多等價的論述。比如單調有界原理,也是不讓極限掉進洞裏。


連續統就是實數集的個數


首先要明白"勢"的概念,一個集合的勢,或者說集合的基數,是用來表示集合的"大小",當一個集合與實數區間[0,1]等勢時,稱這個集合為連續統。一般的,如果集合是有限的或可數的,稱其為零勢,例如有理數集合雖然是無限的,但有理數是可數的,所以有理數集合的勢為零。所以實數才能稱為連續統,整數有理數都不能。

實數是現實宇宙的物質的無窮小成分的算術整數解。連續統即連續統一,必須用物質的幾何學圖形來說明:https://zhuanlan.zhihu.com/p/70727574


連續統是指實數集中元素的個數,一般用c表示
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