Канторово множество - раздел Математика, ОСНОВЫ ДИСКРЕТНОЙ МАТЕМАТИКИ Математика Изобилует Парадоксальными Объектами. Одним Из Них Является Кант...
Математика изобилует парадоксальными объектами. Одним из них является канторово множество. Оно описывается следующим образом. Рассмотрим единичный отрезок, показанный на рис. 3.1. Удалим из него открытую среднюю часть (1/3, 2/3) оставив два отрезка длины 1/3. Затем применим ту же самую процедуру к этим отрезкам, т.е. удалим их средние части. Продолжая процесс индуктивно до бесконечности, получим троичное канторово множество.
Рис. 3.1. Троичное канторово множество
Канторово множество можно построить не только геометрически, но и аналитически. Оно является совокупностью таких чисел из отрезка [0, 1], которые могут быть записаны в троичной системе счисления без использования цифры 1.
Доказательство. Интервал (1/3, 2/3) – это в точности множество чисел, у которых в первом разряде после запятой стоит 1 (при записи в троичной системе), т.е. которые в троичной системе не могут быть записаны в виде 0,0… или 0,2… (заметим, что 1/3 можно записать как 0,02222…, а 2/3 как 0,20000…). Соответственно средние части оставшихся отрезков – в точности те числа, для которых второй разряд после запятой должен быть равен 1, и т.д.
Троичное канторово множество обладает удивительными свойствами. Оно вполне несвязно, однако одновременно оно несчетно.
Доказательство. Сопоставляя каждой точке , () число , мы определяем отображение (функцию), потому что все двоичные разложения можно представить в таком виде. Образ канторова множества несчетен, следовательно, и само это множество несчетно. Функция представлена на рис. 3.1. Она называется канторовой лестницей.
Рис. 3.2. Канторова лестница
В англоязычной литературе канторову лестницу называют «лестницей дьявола» (devil stairs). Этот термин возник из-за необычной ситуации – график этой функции полностью состоит из «ступенек», а именно горизонтальных отрезков на дополнительных интервалах, но все же разрывов эта функция не имеет – она непрерывна. Таким образом, сами ступеньки на лестнице имеются, но вот их боковые грани отсутствуют. Тем самым мы получаем удивительный пример функции с некоторыми экзотическими свойствами. Микроскопическая структура канторовой лестницы точно такая же, как и глобальная структура; она не станет более простой в любом другом уменьшенном масштабе. Линии, обладающие подобными свойствами, называются фракталами. Представленный на рис. 3.1 график канторовой лестницы был построен с использованием следующей программы MATLAB.
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Канторово множество
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Счетные и несчетные числовые множества
Теория множеств появилась в конце 19 века благодаря работам немецкого математика Георга Кантора (1845-1918). Понятие множества принадлежит к числу фундаментальных неопределяемых понятий математики.
Позиционные и непозиционные системы
Системой счисления называется метод записи чисел в виде комбинаций графических символов. Число – это некоторая абстрактная сущность для описания количества, а цифры – знаки, ис
Десятичная система
Существуют различные позиционные системы исчисления, отличающиеся между собой количеством используемых знаков. Чтобы различать числа в разных системах исчисления, в конце числа ставят индекс – симв
Двоичная система
Двоичная (бинарная) система счисления является самой простой из всех позиционных систем. Она содержит только два символа 0 и 1, и используется в компьютерной технике благодаря своей простоте и высо
Код Грея
Помимо двоичных чисел на практике применяются и другие коды, использующие два знака: 0 и 1. В этом разделе мы познакомимся с кодом Грея. При сортировке данных естественным представлением является о
Троичная система счисления
Троичная система счисления– позиционная система счисления с целочисленным основанием равным 3. Она существует в двух вариантах: несимметричная и симметричная трои
Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления
Позиционную систему счисления можно построить по любому основанию. Однако наибольшее практическое значение имеют: двоичная, десятичная, восьмеричная и шестнадцатеричная. Причем, последние две испол
Ковер Серпинского и снежинка Коха
Ковер Серпинского получается из единичного квадрата удалением средней части (1/3, 2/3)*(1/3, 2/3), затем удалением из каждого квадрата (i/3, i+1/3)*(j/3, j+1/3) с
Стохастические фракталы
Стохастические фракталы получаются в том случае, если в итерационном процессе случайным образом менять какие-либо параметры. При этом получаются объекты, очень похожие на природные – несимметричные
Энтропийная размерность
Пусть X – компактное пространство с метрикой d. Тогда множество называется r-плотным
Фрактал Мандельброта
Существует бесконечное множество различных фракталов. Один из них носит имя Мандельброта. Фрактал Мандельброта – это множество точек на комплексной плоскости, для которых итеративная последо
Виды доказательства
Древние греки сформулировали основные правила логического доказательства. Они различали два вида доказательства: дедукцию и индукцию. Дедукция – это доказательство от общего
Переменные и формулы в исчислении высказываний
Переменная, значениями которой являются высказывания, называется пропозициональной переменной. Понятие пропозициональной формулы вводится по индукции
Булевы функции
Функция , у которой аргументы пробегают множество {0,1} и которая принимает значение из того же множества
Предикаты
Применяемые в математике высказывания обычно представляют собой описание свойств каких-либо математических объектов или описаний отношений, существующих между этими объектами. Для анализа закономер
Семантика исчисления предикатов
Исчисление предикатов (так же как и исчисление высказываний) являются, прежде всего, языками. И эти языки можно применять не только в математике. Используя их слова, фразы и предложения, мы можем п
Правила логического вывода
Возможность логически выводить новые правильные выражения из набора истинных утверждений – это важное свойство исчисления предикатов. Логически выведенные выражения корректны, потому что они совмес
Правило резолюции
Правило резолюции (лат. resolutio – решение ): если выражения PA
Парадокс Рассела
Задание множеств характеристическим предикатом может приводить к противоречиям. Например, все рассмотренные в примерах множества не содержат себя в качестве элемента. Рассмотрим множество всех множ
Проблема континуума
Кантор был первым, кто стал рассматривать мощности (кардинальные числа) бесконечных множеств. Мощность счетного множества он обозначил древнееврейской буквой «алеф» с нулевым индексом:
Сумма нечетных чисел
Математическая индукция играет огромную роль в дискретной математике (именно в силу ее дискретного характера). Полученные этим методом доказательства в данной области математики почти столь же наде
Сумма натуральных чисел
А теперь используем метод индукции для доказательства того, что сумма первых n положительных целых чисел равна
Снова считаем подмножества
Доказывая теорему 5.1. мы неявно пользовались методом математической индукции. Теперь пришло время применить его явно. Итак, мы подозреваем, что число всех подмножеств множества из n элемент
Биномиальные коэффициенты
Слово бином означает выражение, состоящее из двух членов, например: x + y. Бином является частным случаем полинома. Биномом Ньютона наз
Треугольник Паскаля
Французский математик Блез Паскаль (1623-1662) составил таблицу из биномиальных коэффициентов. Она получилась треугольной, поскольку с увеличением степени бинома количество коэффициентов также увел
Бином Ньютона для дробных и отрицательных показателей
Формула бинома Ньютона (6.1) для целых положительных показателей была известна задолго до Исаака Ньютона (1643-1727), но им в 1676 году была указана возможность распростране
Гамма-функция
Биномиальная теорема определяет биномиальные коэффициенты через факториалы чисел n и k:
Размещения без повторений
Общее число размещений без повторений из n элементов по k элементов обычно обозначается так:
Сочетания без повторений
Число различных сочетаний без повторений обычно обозначается так: . Или так
Размещения с повторением
Если мы выбираем из множества n элементов размещения с повторениями k элементов, то в данном случае k может превосходить n.
Теорема 7.3. Об
Сочетания с повторением
Теорема 7.4. Общее число сочетаний с повторениями k элементов, взятых из совокупности n различных элементов, равно
Формула Стирлинга
Рассматривая комбинаторные задачи, мы часто сталкиваемся с факториалами. Факториал – это очень быстро растущая функция, она растет быстрее экспоненты. При достаточно больших n (n >
Подстановки
Взаимно однозначная функция называется подстановкой на
Задача Фибоначчи
Итальянский математик Леонардо Фибоначчи жил в 13 столетии и одним из первых в Европе стал использовать арабские (индийские) цифры. Он придумал несколько искусственную задачу о кроликах, которых вы
Сумма чисел Фибоначчи
Определим сумму первых n чисел Фибоначчи.
0 = 0,
0+1 = 1,
0+1+1 = 2,
0+1+1+2 = 4,
0+1+1+2+3 = 7,
0+1+1+2+3+5 = 12,
0+1+1+2+3+5+
Простые числа
Все натуральные числа, большие единицы, распадаются на два класса. К первому относятся числа, имеющие ровно два натуральных делителя, единицу и самого себя, ко второму – все остальные. Числа первог
Модулярная арифметика
В этом разделе все числа – целые. Говорят, что число a сравнимо по модулю n с числом b (обозначение
Шифрование с открытым ключом
Шифрование с открытым ключом производится следующим образом.
1. Получателем сообщений производится генерация открытого ключа (пара чисел n и e) и закрытого ключа (число d
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
, (
) число 
, мы определяем отображение (функцию), потому что все двоичные разложения можно представить в таком виде. Образ канторова множества несчетен, следовательно, и само это множество несчетно. Функция 
представлена на рис. 3.1. Она называется канторовой лестницей.
Новости и инфо для студентов