數(shù)分之重要洛勉,對于我的科研來說,是難以想象的如迟。所以收毫,今天起我重新學(xué)習(xí)數(shù)分,一點一點地殷勘,建立我的認(rèn)識此再。
翻開數(shù)分的第一章,介紹實數(shù)的概念玲销。我看了第一段输拇,就被這樣一個問題所糾纏。有理數(shù)可以利用分?jǐn)?shù)形式表示贤斜,或者有限十進(jìn)制or無限十進(jìn)制循環(huán)小數(shù)表示策吠,實數(shù)里除掉有理數(shù)的數(shù),是無理數(shù)瘩绒。
那么無理數(shù)是什么猴抹?這樣的說法太令人不滿了。就像通常情況下我們對數(shù)學(xué)家的不滿锁荔,即蟀给,說的話都是對的,但是感覺沒有意義堕战。那么也就是說坤溃,無理數(shù)的性質(zhì),或者結(jié)構(gòu)嘱丢,或者分類薪介,目前根本不清楚。我們能夠清楚的部分越驻,就是這么令人不滿汁政。
對于這樣的問題道偷,我需要回顧一下數(shù)的發(fā)展史。在數(shù)萬年的演化中记劈,人類需要計量勺鸦,所以人們開始定義了1。然后在1的基礎(chǔ)上加目木,有了自然數(shù)换途;減,擴(kuò)展到整數(shù)刽射。乘法因為衡量面積產(chǎn)生军拟,到了除法,有了問題誓禁,會有非整數(shù)出現(xiàn)懈息。那么有理數(shù)的概念就需要了。有理數(shù)摹恰,或是比例數(shù)辫继,可公度數(shù),畢達(dá)哥拉斯學(xué)派給它度量長度的說法俗慈。整數(shù)是離散的姑宽,在有理數(shù)出現(xiàn)之前,人們無法度量長度闺阱。長度的度量是比例數(shù)or有理數(shù)的直接體現(xiàn)低千。畢達(dá)哥拉斯對有理數(shù)有很深的感情,指出了度量這一本質(zhì)馏颂,但是隨著進(jìn)一步認(rèn)識,發(fā)現(xiàn)有理數(shù)的某種結(jié)構(gòu)組合棋傍,會出現(xiàn)無理數(shù)救拉,就是勾股定理or畢達(dá)哥拉斯定理√奔穑回憶到這里亿絮,古代數(shù)學(xué)似乎告一段落,因為在極限產(chǎn)生之前麸拄,無理數(shù)沒有明確的定義派昧。
大學(xué)的時候,我們都學(xué)過數(shù)分or高等數(shù)學(xué)拢切,對極限有了了解蒂萎。無理數(shù)的定義可以建立在這個之上,即淮椰,無理數(shù)是一個柯西列五慈,是有理數(shù)的極限纳寂。所以,所有整數(shù)泻拦,都是柯西列毙芜。整數(shù)的加減乘除,還是整數(shù)争拐。無理數(shù)一個柯西列腋粥,這樣的定義仍然是讓人不滿的,數(shù)學(xué)家們給出了嚴(yán)格的定義架曹,但是這也是一個輪廓的圈定隘冲,其有何種性質(zhì),結(jié)構(gòu)如何音瓷,仍然非常不清楚对嚼。
不過,我們現(xiàn)在已經(jīng)知道兩個非常簡單的性質(zhì)绳慎。
無理數(shù)的數(shù)量的刻畫纵竖。我們都知道,無論是自然數(shù)杏愤、整數(shù)靡砌、有理數(shù)以及整數(shù),都是無窮多個珊楼。那么到底哪個更多呢通殃?無窮多個,數(shù)不清厕宗,數(shù)學(xué)家們利用“勢”來表示画舌,哪一個更多。數(shù)數(shù)哪一種更多已慢,我們需要感謝康托他老人家曲聂。他引入集合的概念,我們就可以對以上我們提到的數(shù)們佑惠,進(jìn)行多少的劃分了朋腋。具體怎么操作?比較兩種數(shù)(即兩個集合)膜楷,其中一個數(shù)(集合)中的元素如果都可以映射到另一個數(shù)(集合)中旭咽,反過來另一個也可以都映射回去,即一一映射赌厅,那么這兩種數(shù)的勢穷绵,是一樣的。這樣看來察蹲,自然數(shù)请垛、整數(shù)催训、有理數(shù),勢是一樣的宗收,數(shù)學(xué)上給這種勢命名為阿列夫0漫拭;而實數(shù),則明顯比上述幾種要多混稽,它的勢命名為阿列夫1采驻。值得注意的是,阿列夫0的有限次方還是阿列夫0匈勋,而阿列夫0的阿列夫0次方礼旅,則是阿列夫1。那么阿列夫0和阿列夫1之間洽洁,到底有沒有其他的勢呢痘系?據(jù)說有兩種說法,一種說有饿自,一種說無汰翠,兩種是建立在不同數(shù)學(xué)體系上的,二者互不矛盾昭雌。而這個問題复唤,據(jù)說是希爾伯特23個問題之一,我沒有考證過烛卧,也思考不了佛纫。
說完了數(shù)的多少,很自然的想法总放,就是長度的刻畫呈宇。比個例子,在0到1區(qū)間局雄,其長度是1攒盈,點的長度是0,每一個有理數(shù)哎榴,都是一個離散的點,那么有理數(shù)的長度是0僵蛛,而無理數(shù)的長度是1。
除掉這些,我相信對于無理數(shù)的種類蓖乘,也是值得學(xué)習(xí)和思考的只盹,在后續(xù)的學(xué)習(xí)中,我會進(jìn)行討論驼侠。
寫完上面的內(nèi)容姿鸿,忽然發(fā)現(xiàn)谆吴,我的數(shù)分書,一個下午苛预,只看了一行句狼。