趣味數學:整數與偶數哪個更多一些

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高中數學 來源: 高中學習網


如果我問你:“整數與偶數,哪一種數多?”恐怕不少同學都會說:“當然整數比偶數多了!边M一步,恐怕還會有同學告訴我:“偶數的個數等于整數個數的一半!”

什么道理呢?那是因為“奇數與偶數合起來就是整數。而奇數與偶數是相間排列的,所以奇數與偶數一樣多,它們都是整數的一半!

“整數包括偶數,偶數是整數的一部分,全量大于部分,整數比偶數多這不是顯而易見、再明白不過的事嗎?”

你認為這樣回答有道理嗎?

這真是不成問題的問題!可是,且慢,往往就在這種最不成問題的問題上出了問題。比如,我們要比較兩個班級的人數的多少,該怎么辦呢?通常有兩種辦法:

1.分別數出這兩個班的人數,然后比較兩個班人數的多少。

2.讓兩個班同學分別排成一路縱隊,讓兩班排第一的兩人牽起手來,排第二的兩人也牽起手來,…,以后的同學依次對應牽起手來。最后,如果某班所有的同學都與另一班的同學牽起了手,而另一班還有同學未與某班同學牽手,則某班同學比另一班人數少。

現在我們再來看整數與偶數的多少問題吧!

1.你能數出整數有多少個?偶數有多少個來嗎?由于整數與偶數都有無窮多個,當然我們都不能數出它們的個數。

所以,用第一種辦法來比較整數與偶數的多少是行不通的。

現在來考慮第二種辦法,我們可以把整數排成一隊:

0,-1,1,-2,2,-3,3,…,-n,n,…。

然后再把偶數也排成一隊:

0,-2,2,-4,4,-6,6,…,-2n,2n,…。

這樣排好之后,所有的整數都排進了第一隊中,所有的偶數都排進第二隊中,F在讓第一隊中的0與第二隊中的0“牽起手”來(即對應起來),第一隊中的-1與第二隊中的-2對應;第一隊中的1與第二隊中的2對應;……,第一隊中的-n與第二隊中的-2n對應;第一隊中的n與第二隊中的2n對應,……你看,這么一個對一個地“牽好手”(即建立起“一一對應關系”之后),我們馬上可以發(fā)現,第一隊中的每個數都與第二隊中的某個數對應,而第二隊的每個數都與第一隊的某個數對應,兩個隊伍都沒有任何一數剩下來,既然如此,你能說整數比偶數多嗎?看來不能。這就是說:整數與偶數同樣多!

這真似乎有悖常理了,部分竟然等于全體!但這確是事實!這告訴我們,“無窮”是不能用“有限”中的法則來衡量的,許多對“有限”成立的性質對“無窮”卻未必成立。

著名的數學家康托(Cantor,1829-1920)首先想通了這個問題。著名數學家希爾伯特則講了下面一個例子:

一家旅館有無窮多間房間。某天,所有房間都客滿了,這時又來了一位旅客,“沒問題!”老板說,他馬上請一號房的客人移到二號房,二號房的客人移至三號房,三號房的客人移至四號房,等等。由于房間有無限多,自然所有的老客總有房住而新客也都住進去了。

而如果有無窮多位客人來怎么辦呢?老板只要請一號房的客人移到二號房,二號房的客人移至四號房,三號房的客人移至六號房,等等,這時,所有單號房間都騰出來讓新來的無窮多位客人住進去了。

按照康托建立的法則(即建立起“一一對應關系”),我們可以比較任何兩個無窮集合的數目的多少,而且可以得出許多驚人的結論。這里就不一一列舉這些奇妙的結論了。


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