推文中有人问到无限大的比较,那么就来细数你的数量一下吧!
虽然这听起来很像是小朋友吵架,黑魔导攻击力<青眼白龙<黑暗大法师,
但我也有黑暗大法师,我的无限大比你的无限大还大!之类的
不过,无限大的确是有规模之分的,但是再讨论这个之前,我们要先知道,无限本质上跟
有限是完全无法相提并论的两回事,无限并不是一个,很大很大很大的数字,
对于这样的概念,有些很理所当然的事情会变得崩溃。
举个例子,我们在天秤的两端放上一公斤重(重量,不是质量)的棉花,与一公斤重的铁
块,他们会平衡。
这时候偷偷的放一根一公克重的羽毛到铁块那边,天秤便会倾斜。
用数学式来表达的话,就是1000<1000+1
然而无限不能。
为了比较无限大,我们必须要改采另外一种计算方式:一一对应原理。
一一对应原理是什么呢?打个比方,假设有两个队伍在比赛谁可以丢进比较多球,
那我们除了在比赛结束之后,计算两个篮子的球总数,然后比较以外,
我们也可以从两个队伍同时拿取一颗球,直到最后,先被拿完的篮子就是比较少的。
所以,举凡:
无限大 VS 无限大+1,谁比较多?
无限大 VS 2*无限大,谁比较多?
无限大 VS 无限大*无限大,谁比较多?
我们都可以这样做比较。
著名的无限大旅店就是在讲上面这几个例子,
这故事是这样的,有一间旅馆有1,2,3,4,5,...号房间,每个房间都是单人房。
换言之,它大到不像话,只要你喊得出房号(当然,限定正整数),都有这个房间,
绝对没有什么13不吉利所以跳过的例子。
今天这间旅店客满了,换言之,有无限多个旅客分别住进了无限多个房间,
但是有一个又饿又累的旅客来访了,这时候身为一位优秀的饭店经理,
我们做出的决定当然不是赶走他或者是请他住地下室--毕竟有无限多的凯留
已经住在无限多的地下室里面了--而是稍微做点房间调动:
请1号房的客人搬去2号房,2号房的旅客搬去3号房,以此类推,每个人都搬去房间号码+1
的房间,这样一来,大家都有房间能住,而且1号房是空的!自然可以请这个旅人入住。
(虽然,有无限多个客人需要搬房间,不过这就当成定型化契约的一部分)
正当你想,太好了,我解决了一桩难题,这时很不巧的是,有辆巴士跋山倒数而来,
这辆巴士容纳了100000000个乘客,他们想要入住你的无限大旅店。
好啦,饭店经理永不言败,我们只好让一号房的(就刚才入住的那个)旅客,搬去
100000001号房,2号房旅客搬去100000002号房,以此类推,本来的客人绝对不会有人被
赶出去,我们顺利空出1~100000000号房,得以顺利放进100000000个新客人,可喜可贺。
正当你以为可以高枕无忧,想不到遇到难题了:
地下室淹水了,无限多个凯留没有房间住,我们只好让他来住地上的房间,
于是,我们请1号房旅客去住2号,2号房旅客搬去4号,
以此类推,每个人都去两倍于自己房号的房间,
又一次的,没有人会被赶出旅店,而且我们空出了所有的奇数房间,
这时候,本来住1号地下室的凯留,住1号房;本来住2号地下室的凯留住3号房,
以此类推,每个凯留都去入住2n-1号房,就这样,感谢饭店经理的努力,
我们顺利的在无限大的客满旅店,塞进无限多凯留了!
这时候,无限大旅店的无限大柜台,有无限多只电话同时响起。
每个电话都是一台无限大巴士,装载了无限多客人要申请入住。
饭店经理看过很多大场面,但这也许是它看过的场面中,最不可思议的了!
不过这依然是小事。
饭店经理请无限大旅店的无限多位客人依照以下的规矩入住:
本来在房间里面的人,都依照现在的房号,改为入住2^n号房,也就是2,4,8,16,...号房
第一辆无限大巴士的客人,依照他们座位的编号,入住3^n号房,也就是3,9,27,...号房
第二辆无限大巴士呢?当然不是往4^n入住,这样就会跟本来的房客冲突了,
我们需要普奇神父让它在旁边数质数,第三个质数是5,也就是说,我们要请他们入住
5^n号房,也就是5,25,125,...号房。
以此类推,每一个无限大巴士,里面的每一个无限多旅客都顺利入住了--虽然,我们
搞出了无限多间空房间,不过相信老板会接受的,
毕竟我们的入住率已经是无限大/无限大了呢。
夜深人静,无限多的无限多的旅客,已经在无限多的房间安详入睡,这时你突然接到一通
神秘的电话。
“我们在外头的等待列上排了一公尺,排得密密麻麻的,没有空隙,想要入住...”
听到这段话,饭店经理眼前一黑,就这样失礼的挂上电话了。
为什么呢?因为在失去意识以前,饭店经理这样想着:
假如无限大旅店有办法容纳这些客人,
也就是,一号在一号房的神秘客人,当他回到这0~1公尺上的时候,
想必它的位置能够用0~1中的小数表达,假设是0.a1a2a3a4.....
第二号神秘客人,假定是0.b1b2....
以此类推,如果我真的找到某种方式,容纳这无限多位神秘客人的话。
但是,0~1上必定存在这样的数字,它是0.甲1甲2甲3...,
其中甲1跟a1不同,甲2跟b2不同,以此类推,
这位神秘客人并不是已经入住的任何一位神秘客人!
换言之,就像女孩儿的衣橱永远少一件衣服,男孩儿的steam永远少一款游戏一样,
其实永远都还有那么一位神秘客人没有房间入住!
(以上只是比喻,我知道也有不少男性永远少一套衣服,女性永远少一款游戏)
思即此,无限大旅店的经理,不由得拒绝了这无限多的神秘客人。
总结:
1.无限大的概念无法套用有限的比较法
2.可数的无限大,其规模无论是+、-、*都不影响,甚至无限大^n,规模都一样大
3.但是,实数多的无限大完全不是这么回事,它可以轻松打趴上述的无限大,我们称为
“不可数”
很难理解?讲简单一点,我老妈的胖是可数,你老妈的胖是不可数。
基于上述法则,我们可以知道,
正整数、整数、奇数、偶数、质数甚至有理数,这些规模都一样大,没有谁多谁少,
是的,我知道很怪,怎么想奇数+偶数=整数,啊正整数不是只有整数的一半不到(扣除0)
怎么都一样?
去问无限大旅店的经理。
然而,实数不行,他吓坏我们了。
出自民明书房:你可不知的无限大