Dowód nieprzeliczalności liczb wymiernych ?

Dyskusje o matematykach, matematyce... W szkole, na uczelni, w karierze... Czego potrzeba - talentu, umiejętności, szczęścia? Zapraszamy do dyskusji :)
Piotr Jucha
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 212
Rejestracja: 30 sty 2009, o 11:43
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Kraków
Pomógł: 6 razy

Dowód nieprzeliczalności liczb wymiernych ?

Post autor: Piotr Jucha »

andu pisze:Cóż, do końca nie jestem przekonany (...)
Pozwolę sobie dorzucić trzy grosze do dyskusji. Błąd w rozumowaniu chyba można zrozumieć bez odwoływania się do liczb porządkowych (a przynajmniej bez formalnego odwołania).
Wypiszmy wszystkie liczby wymierne z przedziału (0;1) w postaci uporządkowanego ciągu (...)
Teraz wykonajmy przegrupowanie- nazwijmy je “siódemkowe” polegające na tym, że jeżeli w rozwinięciu dziesiętnym danej liczby występuje cyfra 7, wówczas daną liczbę przenosimy na początek ciągu, zaś wszystkie liczby do tej pory występujące przed nią przesuwane są o jedno miejsce dalej. Warto zauważyć, że liczb wymiernych niezawierających w rozwinięciu dziesiętnym siódemki jest nieskończenie wiele.
Tych zawierających siódemkę też jest nieskończenie wiele. Mamy zatem dwa ciągi, jeden złożony z liczb z "siódemkami", nazwijmy go \(\displaystyle{ b_1,b_2,\dots}\) oraz drugi - bez "siódemek": \(\displaystyle{ c_1,c_2,\dots}\)
Rozważmy zatem ten ciąg a1,a2,a3,...
To nie będzie ciąg. Po tym przegrupowaniu dostaniemy coś takiego: \(\displaystyle{ b_1,b_2,\dots, c_1, c_2, \dots}\), co ciągiem nie jest, bo między \(\displaystyle{ b_1}\) a \(\displaystyle{ c_1}\) jest nieskończenie wiele wyrazów.
Nie zmienia to faktu, że takie przegrupowanie zawsze możemy zrobić. Ale popatrzmy, co dalej.
Utwórzmy liczbę A w następujący sposób:
*zero, przecinek
*na pierwszym miejscu po przecinku – jeżeli pierwszą cyfrą po przecinku liczby a1 jest 7 to dowolna spośród 1,2,3,4,5,8; jeżeli zaś pierwsza cyfra po przecinku liczby a1 jest różna od 7 to wybieramy 7
*na drugim miejscu po przecinku – jeżeli drugą cyfrą po przecinku liczby a2 jest 7 to dowolna spośród 1,2,3,4,5,8; jeżeli zaś druga cyfra po przecinku liczby a2 jest różna od 7 to wybieramy 7
*na trzecim miejscu po przecinku – jeżeli trzecią cyfrą po przecinku liczby a3 jest 7 to dowolna spośród 1,2,3,4,5,8; jeżeli zaś trzecia cyfra po przecinku liczby a3 jest różna od 7 to wybieramy 7
itd.
Zwróćmy uwagę, że w tym zbiorze - "niby-ciągu" \(\displaystyle{ a_1,a_2,\dots}\) n-ta liczba (licząc od początku) to \(\displaystyle{ b_n}\). Do liczb \(\displaystyle{ c_1,c_2}\) itd. się nie doliczymy niestety. W efekcie dostajemy coś takiego (dla ustalenia uwagi wybrałem cyfrę "1"):
\(\displaystyle{ \text{n-ta cyfra liczby A} =
\begin{cases}
1, &\text{jeśli n-ta cyfra liczby }b_n=7,\\
7, &\text{w przeciwnym przypadku}.
\end{cases}}\)
.
Czyli w definicji liczby A wykorzystujemy tylko ciąg \(\displaystyle{ b_1,b_2,\dots}\).
Uzyskana w ten sposób liczba jest liczbą z przedziału (0;1),
Prawda.
jest różna od wszystkich wypisanych
Jest różna tylko od liczb \(\displaystyle{ b_1,b_2,\dots}\). Nie wiadomo, jak się ma do liczb \(\displaystyle{ c_1,c_2,\dots}\).
i jest liczbą wymierną, ponieważ sposób jej tworzenia sprawia, że od pewnego momentu w rozwinięciu dziesiętnym pojawiają się same siódemki
Nie wiadomo, czy ma same siódemki, bo w jej konstrukcji nie użyliśmy ciągu \(\displaystyle{ c_1,c_2,\dots}\) (tego bez żadnych "siódemek").

I w tych dwóch miejscach dowód się załamuje. Bo liczba A może być np. niewymierną albo nie mieć żadnej "siódemki" w rozwinięciu.
i mam cichą nadzieję, że też zasiałem jakieś ziarno zwątpienia... no, może pyłek....
Hmm, prawdę mówiąc, raczej nie. Stąd chyba się też biorą takie zapalczywe posądzenia o herezję itp.
W matematyce często się zdarza, że ktoś publikuje (nawet w bardzo dobrych czasopismach) błędne twierdzenie albo dowód z wykorzystaniem błędnej metody i przez jakiś czas to twierdzenie uznawane jest za "prawdziwe" - przynajmniej dopóki ktoś mu się bliżej nie przyjrzy. Ale szanse na odkrycie takiego błędu w rzeczach "powszechnie" znanych są w naszych czasach nikłe. (Jeśli twierdzenie jest fałszywe, to szansa wykrycia tego faktu rośnie z liczbą jego czytelników i użytkowników).

Ciekawostka: pierwszy dowód Cantora o nieprzeliczalności liczb rzeczywistych nie korzystał z metody przekątniowej. Cantor opublikował go w znanym czasopiśmie, którego redaktorem był Kronecker, a artykułowi nadał dość mylący tytuł w obawie przed Kroneckerem, który nie wierzył, że liczby niewymierne istnieją.
Jan Kraszewski
Administrator
Administrator
Posty: 36050
Rejestracja: 20 mar 2006, o 21:54
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Wrocław
Podziękował: 6 razy
Pomógł: 5340 razy

Dowód nieprzeliczalności liczb wymiernych ?

Post autor: Jan Kraszewski »

andu pisze:Nie chodzi mi o jakiś szok, ale o to, że nieskończoność jest dużo bardziej niepojęta, niż niektórym się wydaje i sztuczki jakie stosujemy ( my ograniczeni w czasie i przestrzeni ludzie, a na pewno ja!) by ją okiełznać i wymyślać nowe nieskończoności troszkę uwłacza JEJ dostojeństwu.
Cóż, musisz zrozumieć różnicę między nieskończonością potencjalną a aktualną...

JK

PS. Miodzio, dziękuje za troskę .
Rogal
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 4992
Rejestracja: 11 sty 2005, o 22:21
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: a z Limanowej
Podziękował: 1 raz
Pomógł: 422 razy

Dowód nieprzeliczalności liczb wymiernych ?

Post autor: Rogal »

Przepraszam - Kronecker nie wierzył, że liczby niewymierne istnieją? :o
Z tego, co pamiętam, to dowód Cantora polegał na "ustawieniu wszystkich liczb z przedziału (0, 1) w ciąg", zakładał, że jest to bijekcja, a potem konstruował liczbę, która nie mogła się tam znajdować.
Ale że Kronecker nie wierzył w istnienie liczb niewymiernych, to jakoś nie wierzę ;p. Może nie wierzył w liczby przestępne, ale to też naciągane.
Jan Kraszewski
Administrator
Administrator
Posty: 36050
Rejestracja: 20 mar 2006, o 21:54
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Wrocław
Podziękował: 6 razy
Pomógł: 5340 razy

Dowód nieprzeliczalności liczb wymiernych ?

Post autor: Jan Kraszewski »

Rogal pisze:Z tego, co pamiętam, to dowód Cantora polegał na "ustawieniu wszystkich liczb z przedziału (0, 1) w ciąg", zakładał, że jest to bijekcja, a potem konstruował liczbę, która nie mogła się tam znajdować.
To już jest późniejsza adaptacja metody przekątniowej. Oryginalny dowód z 1873r. był inny.
Rogal pisze:Ale że Kronecker nie wierzył w istnienie liczb niewymiernych, to jakoś nie wierzę ;p. Może nie wierzył w liczby przestępne, ale to też naciągane.
Kronecker wierzył tylko w liczby naturalne i to, co można z nich skonstruować przy pomocy skończonych operacji. Gdy Lindemann opublikował swoje wyniki dotyczące liczb przestępnych, stwierdził "to piękny argument, ale nie dowodzi niczego, bo liczb przestępnych nie ma".

Nam to teraz trudno zrozumieć, ale w XIX wieku matematykę postrzegano inaczej niż obecnie.

JK
Piotr Jucha
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 212
Rejestracja: 30 sty 2009, o 11:43
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Kraków
Pomógł: 6 razy

Dowód nieprzeliczalności liczb wymiernych ?

Post autor: Piotr Jucha »

Rogal pisze:Przepraszam - Kronecker nie wierzył, że liczby niewymierne istnieją?
(...)
Ale że Kronecker nie wierzył w istnienie liczb niewymiernych, to jakoś nie wierzę ;p. Może nie wierzył w liczby przestępne, ale to też naciągane.
No, co dokładnie myślał o pierwiastku z dwóch, to nie wiem, ale na pewno nie wierzył w liczby przestępne
- widzę, że zostałem już uprzedzony z wyjaśnieniem przez dra Kraszewskiego
Co do Lindemanna, to zadałem sobie trochę trudu i znalazłem coś takiego:
„Was nützt uns Ihre schöne Untersuchung über die Zahl \(\displaystyle{ \pi}\)? Wozu das Nachdenken über solche Probleme, wenn es doch gar keine irrationalen Zahlen gibt?"
(Źródło: ).

EDIT:
Zapomniałem dopisać: słowa te - wypowiedziane przez Kroneckera do Lindemanna - przytacza Lindemann w przypisach do dzieła Poincarégo.
Ostatnio zmieniony 18 wrz 2009, o 15:28 przez Piotr Jucha, łącznie zmieniany 1 raz.
alef0
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 144
Rejestracja: 19 lut 2009, o 11:42
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Żywiec/Gliwice
Pomógł: 23 razy

Dowód nieprzeliczalności liczb wymiernych ?

Post autor: alef0 »

tłumacz! czy jest tłumacz na sali?
Awatar użytkownika
Zordon
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 4965
Rejestracja: 12 lut 2008, o 21:42
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Kraków
Podziękował: 75 razy
Pomógł: 910 razy

Dowód nieprzeliczalności liczb wymiernych ?

Post autor: Zordon »

Lindemann pisze: Was nützt uns Ihre schöne Untersuchung über die Zahl \(\displaystyle{ \pi}\)? Wozu das Nachdenken über solche Probleme, wenn es doch gar keine irrationalen Zahlen gibt?
(Źródło: ).
Co dobrego przynoszą nam jego piękne badania nad liczbą \(\displaystyle{ \pi}\). Po co zastanawiać się nad takimi problemami, skoro liczb niewymiernych nie ma.
Rogal
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 4992
Rejestracja: 11 sty 2005, o 22:21
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: a z Limanowej
Podziękował: 1 raz
Pomógł: 422 razy

Dowód nieprzeliczalności liczb wymiernych ?

Post autor: Rogal »

Niesamowite. A my się śmiejemy z ludzi, którzy nie wierzą, że nie da się zrobić trysekcji kąta dowolnego...
A tu taki Kronecker. Przecież to on dowiódł wspaniałego twierdzenia, że dla danego wielomianu nad ciałem zawsze istnieje takie rozszerzenie tego ciała, że wielomian ten się tam rozkłada, prawda? Jakże więc mógłby nie wierzyć w liczby niewymierne - już Grecy w nie uwierzyli. :P
Ogólnie to niezły szok mi panowie zafundowali. ;-)
Jan Kraszewski
Administrator
Administrator
Posty: 36050
Rejestracja: 20 mar 2006, o 21:54
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Wrocław
Podziękował: 6 razy
Pomógł: 5340 razy

Dowód nieprzeliczalności liczb wymiernych ?

Post autor: Jan Kraszewski »

Rogal pisze:Niesamowite. A my się śmiejemy z ludzi, którzy nie wierzą, że nie da się zrobić trysekcji kąta dowolnego...
A tu taki Kronecker. Przecież to on dowiódł wspaniałego twierdzenia, że dla danego wielomianu nad ciałem zawsze istnieje takie rozszerzenie tego ciała, że wielomian ten się tam rozkłada, prawda? Jakże więc mógłby nie wierzyć w liczby niewymierne - już Grecy w nie uwierzyli.
Ogólnie to niezły szok mi panowie zafundowali.
Porównanie z osobami, które nie wierzą w niewykonalność trysekcji dowolnego kąta jest nie na miejscu. One po prostu nie znają argumentu matematycznego (bądź w niego nie wierzą). Z Kroneckerem to zupełnie co innego. On znał i rozumiał argumenty, które zwalczał. Jego sprzeciw nie wynikał z ignorancji, tylko z wyznawanej filozofii matematyki, która istnienia pewnych bytów nie dopuszczała.

Prędzej bym go porównał z osobami, które negują istnienie dużych liczb kardynalnych.

JK
Rogal
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 4992
Rejestracja: 11 sty 2005, o 22:21
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: a z Limanowej
Podziękował: 1 raz
Pomógł: 422 razy

Dowód nieprzeliczalności liczb wymiernych ?

Post autor: Rogal »

To też prawda. W każdym razie jest to szok dla mnie. Ciekawe, czy będę kiedyś miał przedmiot "Historia matematyki", bo wybrałbym się z czystą przyjemnością... ;)
Piotr Jucha
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 212
Rejestracja: 30 sty 2009, o 11:43
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Kraków
Pomógł: 6 razy

Dowód nieprzeliczalności liczb wymiernych ?

Post autor: Piotr Jucha »

Rogal pisze:Ciekawe, czy będę kiedyś miał przedmiot "Historia matematyki", bo wybrałbym się z czystą przyjemnością...
Chyba zawsze jest u nas w semestrze letnim dla 4 albo 5 roku - bardzo fajny zresztą. Prowadził go prof. Kordos, niecierpliwym (i nie tylko) polecam jego książkę.
Rogal
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 4992
Rejestracja: 11 sty 2005, o 22:21
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: a z Limanowej
Podziękował: 1 raz
Pomógł: 422 razy

Dowód nieprzeliczalności liczb wymiernych ?

Post autor: Rogal »

O książce słyszałem, ale nie ma to jak wykład z taką znakomitością. :-)
andu
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 38
Rejestracja: 17 wrz 2009, o 08:42
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Kraków
Podziękował: 6 razy
Pomógł: 2 razy

Dowód nieprzeliczalności liczb wymiernych ?

Post autor: andu »

Dziękuję Wszystkim za pomoc.
Zostałem przekonany!

Natomiast tym, którzy uważają mnie za ignoranta próbującego pokonać innych geniuszy, proponuję znaleźć choć jedną liczbę rzeczywistą, która nie znalazła się w następującym ciągu:
Konstrukcja ciągu zawierającego wszystkie liczby rzeczywiste:
Do wszystkich znaków cyfrowych dołączmy znane nam alfabety: łaciński oraz wszystkie używane znaki z ogonkami, grecki, hebrajski a także nawiasy, znaki działań, równości, spację, kwantyfikatory i jeszcze trochę innych fidrygałów w zapasie. Niech to bedzie np. 1000 znaków( ale można to rozszerzyć, gdyby komuś brakowało ). Tymi znakami z pewnością da się zdefiniować w postaci skończonych napisów dowolną liczbę rzeczywistą lub jej opis pisząc np:

\(\displaystyle{ \frac{ \pi }{ \sqrt{2} }}\)
lub
\(\displaystyle{ suma\ nieskonczonego\ szeregu\ od\ n=1\ o \ wyrazie \ ogolnym \frac{3}{n^{3} }}\)
Taki napis możemy całkowicie jednoznacznie interpretować jako zapis pewnych liczb naturalnych w stworzonym systemie tysięcznym. Być może nie wszystkie liczby naturalne zostaną w tym przyporządkowaniu wykorzystane, bo tymi znakami można wiele głupstw napisać nie przedstawiających żadnej liczby, jak np:
\(\displaystyle{ \vec{a} ku\ Q}\) - nie mam pojęcia co to za liczba
ale na pewno żadnej nie pominąłem!
Czekam na śmiałka, który wskaże nam taką liczbę
Rogal
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 4992
Rejestracja: 11 sty 2005, o 22:21
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: a z Limanowej
Podziękował: 1 raz
Pomógł: 422 razy

Dowód nieprzeliczalności liczb wymiernych ?

Post autor: Rogal »

Pomijając fakt, że to są bzdury - jak zapiszesz liczbę taką:
0,010100100000010000000000000000000000001...
Awatar użytkownika
Zordon
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 4965
Rejestracja: 12 lut 2008, o 21:42
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Kraków
Podziękował: 75 razy
Pomógł: 910 razy

Dowód nieprzeliczalności liczb wymiernych ?

Post autor: Zordon »

Musisz zadać formalnie semantykę takich termów, które mają być interpretowane jako liczby. W przeciwnym przypadku nie podam Ci konkretnego przykładu, a tylko moge udowodnić, że wszystkich liczb i tak tam nie będzie (bez wskazywania ).
ODPOWIEDZ