趣味數(shù)學(xué):整數(shù)與偶數(shù)哪個(gè)更多一些

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

如果我問你:“整數(shù)與偶數(shù),哪一種數(shù)多?”恐怕不少同學(xué)都會(huì)說:“當(dāng)然整數(shù)比偶數(shù)多了!边M(jìn)一步,恐怕還會(huì)有同學(xué)告訴我:“偶數(shù)的個(gè)數(shù)等于整數(shù)個(gè)數(shù)的一半!”

什么道理呢?那是因?yàn)椤捌鏀?shù)與偶數(shù)合起來就是整數(shù)。而奇數(shù)與偶數(shù)是相間排列的,所以奇數(shù)與偶數(shù)一樣多,它們都是整數(shù)的一半!

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

你認(rèn)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(gè)班級的人數(shù)的多少,該怎么辦呢?通常有兩種辦法:

1.分別數(shù)出這兩個(gè)班的人數(shù),然后比較兩個(gè)班人數(shù)的多少。

2.讓兩個(gè)班同學(xué)分別排成一路縱隊(duì),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(xué)依次對應(yīng)牽起手來。最后,如果某班所有的同學(xué)都與另一班的同學(xué)牽起了手,而另一班還有同學(xué)未與某班同學(xué)牽手,則某班同學(xué)比另一班人數(shù)少。

現(xiàn)在我們再來看整數(shù)與偶數(shù)的多少問題吧!

1.你能數(shù)出整數(shù)有多少個(gè)?偶數(shù)有多少個(gè)來嗎?由于整數(shù)與偶數(shù)都有無窮多個(gè),當(dāng)然我們都不能數(shù)出它們的個(gè)數(shù)。

所以,用第一種辦法來比較整數(shù)與偶數(shù)的多少是行不通的。

現(xiàn)在來考慮第二種辦法,我們可以把整數(shù)排成一隊(duì):

0,-1,1,-2,2,-3,3,…,-n,n,…。

然后再把偶數(shù)也排成一隊(duì):

0,-2,2,-4,4,-6,6,…,-2n,2n,…。

這樣排好之后,所有的整數(shù)都排進(jìn)了第一隊(duì)中,所有的偶數(shù)都排進(jìn)第二隊(duì)中,F(xiàn)在讓第一隊(duì)中的0與第二隊(duì)中的0“牽起手”來(即對應(yīng)起來),第一隊(duì)中的-1與第二隊(duì)中的-2對應(yīng);第一隊(duì)中的1與第二隊(duì)中的2對應(yīng);……,第一隊(duì)中的-n與第二隊(duì)中的-2n對應(yīng);第一隊(duì)中的n與第二隊(duì)中的2n對應(yīng),……你看,這么一個(gè)對一個(gè)地“牽好手”(即建立起“一一對應(yīng)關(guān)系”之后),我們馬上可以發(fā)現(xiàn),第一隊(duì)中的每個(gè)數(shù)都與第二隊(duì)中的某個(gè)數(shù)對應(yīng),而第二隊(duì)的每個(gè)數(shù)都與第一隊(duì)的某個(gè)數(shù)對應(yīng),兩個(gè)隊(duì)伍都沒有任何一數(shù)剩下來,既然如此,你能說整數(shù)比偶數(shù)多嗎?看來不能。這就是說:整數(shù)與偶數(shù)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(shí)!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(zhì)對“無窮”卻未必成立。

著名的數(shù)學(xué)家康托(Cantor,1829-1920)首先想通了這個(gè)問題。著名數(shù)學(xué)家希爾伯特則講了下面一個(gè)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(shí)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(jìn)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(shí),所有單號房間都騰出來讓新來的無窮多位客人住進(jìn)去了。

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


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