伟大的康托尔与集合论
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康托与集合论康托(Georg Cantor ,1845-1918)德国数学家,19世纪数学伟大成就之一——集合论的创立人。
1845年3月3日生于俄国彼得堡一个犹太商人的家庭。
1856年全家迁居德国法兰克福。
康托先后就学于苏黎世大学、哥廷根大学、法兰克福大学和柏林大学,主要学习哲学、数学和物理。
十九世纪初,许多迫切问题得到解决后,出现了一场重建数学基础的运动。
正是在这场运动中,康托尔开始探讨了前人从未碰过的实数点集。
这是集合论研究的开端。
1874年,德国数学家康托尔在著名的《克雷尔数学杂志》上发表了关于无穷集合论的第一章革命性文章。
从1874年到1884年,康托尔的一系列关于集合的文章,奠定了集合论的基础。
他对集合所下的定义是:把若干确定的、有区别的(不论是具体的或抽象的)事物合并起来,看作一个整体,其中各事物称为该集合的元素。
集合是数学的一个基本分支,在数学中占据着一个极其独特的地位,其基本概念已渗透到数学的所有领域。
如果把现代数学比作一座无比辉煌的大厦,那么可以说集合论正是构成这座大厦的基石,由此可见它在数学中的重要性。
其创始人康托尔也以其集合论的成就被誉为对二十世纪数学发展影响最深的学者之一。
但是如同每一个新事物的出现一样,集合论一经问世就遭到许多数学家及其他学者的激烈反对。
当时的权威数学家克罗内克(Kronecker)非常敌视康托尔的集合论思想,时间达整整十年之久,法国数学大家庞加莱(Poincare)则预测后一代人将把集合论当作一种疾病。
在猛烈的攻击下与过度的用脑思考中,康托尔本人一度成为这一激烈论争的牺牲品,他得了精神分裂症,几次陷于精神崩溃。
然而乌云遮不住太阳,经历二十余年后,集合论最终获得了世界公认。
到二十世纪初集合论已得到数学家们的赞同。
数学家们乐观地认为从算术公理系统出发,只要借助集合论的概念,便可以建造起整个数学的大厦。
在1900年第二次国际数学大会上,著名数学家庞加莱就曾兴高采烈地宣布“……数学已被算术化了。
康托尔的集合论导言康托尔的集合论是一个重要的数学分支,它对于理解集合、无限、大小和无穷等概念起到了重要的作用。
本文将深入探讨康托尔的集合论,并从不同角度、不同层次对其进行详细阐述。
康托尔的生平及其贡献-集合的无穷性康托尔的生平•康托尔(Georg Cantor)是19世纪末20世纪初的德国数学家,生于1845年,逝于1918年。
•他是现代集合论的奠基人,被誉为”无穷的数学家”。
•受到当时一些著名数学家的质疑和反对,康托尔的一生充满了挫折和痛苦。
集合的无穷性康托尔的集合论最大的贡献之一是解决了无穷的问题。
在康托尔之前,无穷常常是一个模糊的概念,康托尔通过创造性的思考和构建数学体系,给出了严格的定义和推理,奠定了集合论的基础。
康托尔证明了不同无穷集的”大小”可以有差异,他引入了”基数”的概念,用于度量集合的大小。
康托尔的实质性无穷概念对于数学的发展产生了深远的影响,也挑战了当时数学家们对于无穷的传统看法。
康托尔的集合论体系集合和元素集合论的基础是对”集合”和”元素”的概念的明确定义。
集合是由一些对象组成的整体,而元素则是集合的组成成分。
康托尔提出了集合的比较、相等和包含等概念,他认为两个集合相等当且仅当它们具有相同的元素。
而一个集合包含另一个集合当且仅当前者的所有元素都属于后者。
基数和大小康托尔引入了”基数”的概念来度量集合的大小。
基数是一个整数,用于表示集合中元素的个数。
例如,一个集合的基数为0表示这个集合是空集,没有任何元素;基数为1表示集合中有一个元素,依此类推。
康托尔的集合论认可了两个集合的基数可以相等,也可以不等。
例如,有理数集合和自然数集合的基数是相等的,而实数集合的基数则比自然数集合要大。
具有不同大小的无穷集康托尔的集合论最重要的一个发现是存在不同大小的无穷集。
他通过引入”可数无穷”和”不可数无穷”的概念,对无穷集的大小进行了分类。
可数无穷集的基数和自然数集的基数相等,因此可以通过一一对应的方式进行计数。
集合论的发展1. 引言集合论是数学的一个基础分支,研究集合的性质、关系和操作。
它起源于19世纪末的数学基础危机中,由德国数学家乔治·康托尔创立。
本文将详细介绍集合论的发展历程,包括康托尔的贡献、集合论公理化、集合论的扩展以及应用领域。
2. 康托尔的贡献乔治·康托尔是集合论的奠基人,他首次提出了集合的概念,并研究了无穷集合的性质。
他首先定义了集合的基本概念,即由一些确定的对象组成的整体。
康托尔还引入了集合的基数概念,用来比较集合的大小。
他证明了有些无穷集合的基数比自然数集合的基数还大,从而引发了数学界的震动。
3. 集合论公理化为了确立集合论的严密性,数学家们开始努力将集合论公理化。
在20世纪初,数学家弗雷格和罗素分别提出了集合论的公理系统,但后来发现存在悖论,即罗素悖论。
这一悖论揭示了集合论的一些困难,迫使数学家们重新审视集合论的基础。
在此基础上,数学家祖尔菲提出了集合论的公理化方法,他通过限制集合的构造方式,避免了悖论的产生。
他的公理化系统成为了后来集合论的基础。
此后,数学家们不断完善集合论的公理系统,确立了集合论的严密性和可靠性。
4. 集合论的扩展随着集合论的发展,数学家们开始研究更为复杂的集合结构。
例如,康托尔研究了连续统假设,即不存在介于可数集合和实数集合之间的集合。
此外,数学家还研究了集合的运算、拓扑学中的集合论、模型论中的集合论等等。
5. 集合论的应用领域集合论在数学中有广泛的应用,同时也渗透到其他学科领域。
在数学中,集合论被用于数理逻辑、代数、拓扑学、数论等各个分支中。
在计算机科学中,集合论被广泛应用于算法设计、数据库理论、人工智能等领域。
在物理学、经济学和社会科学中,集合论被用于建立数学模型和分析问题。
6. 结论集合论作为数学的基础分支,经历了从康托尔的奠基到公理化的发展过程。
通过严密的公理化系统,集合论的基础得以确立。
随着集合论的发展,它在数学和其他学科中都发挥着重要的作用。
简介集合论或集论是研究集合(由一堆抽象物件构成的整体)的数学理论,包含集合、元素和成员关系等最基本数学概念。
在大多数现代数学的公式化中,集合论提供了要如何描述数学物件的语言.集合论和逻辑与一阶逻辑共同构成了数学的公理化基础,以未定义的“集合”与“集合成员”等术语来形式化地建构数学物件.在朴素集合论中,集合是被当做一堆物件构成的整体之类的自证概念。
在公理化集合论中,集合和集合成员并不直接被定义,而是先规范可以描述其性质的一些公理。
在此一想法之下,集合和集合成员是有如在欧式几何中的点和线,而不被直接定义。
对集合论的异议一开始,有些数学家拒绝将集合论当做数学的基础,认为这只是一场含有奇幻元素的游戏。
埃里特·比修普驳斥集合论是“上帝的数学,应该留给上帝"。
而且,路德维希·维特根斯坦特别对无限的操作有疑问,这也和策梅罗—弗兰克尔集合论有关。
维特根斯坦对于数学基础的观点曾被保罗·贝奈斯所批评,且被克里斯平·赖特等人密切研究过. 对集合论最常见的反对意见来自结构主义者,他们认为数学是和计算些微相关着的,但朴素集合论却加入了非计算性的元素。
拓朴斯理论曾被认为是传统公理化集合论的另一种选择。
拓朴斯理论可以被用来解译各种集合集的替代方案,如结构主义、模糊集合论、有限集合论和可计算集合论等。
集合论(Set theory)作用按现代数学观点,数学各分支的研究对象或者本身是带有某种特定结构的集合如群、环、拓扑空间,或者是可以通过集合来定义的(如自然数、实数、函数)。
从这个意义上说,集合论可以说是整个现代数学的基础.历史集合论作为数学中最富创造性的伟大成果之一,是在19世纪末由德国的康托尔(1845-1918)创立起来的。
但是,它萌发、孕育的历史却源远流长,至少可以追溯到两千多年前.无穷集合的早期研究概念集合论是关于无穷集合和超穷数的数学理论。
集合作为数学中最原始的概念之一,通常是指按照某种特征或规律结合起来的事物的总体。
康托在集合上的贡献及感想康托尔 (Georg Cantor) 是19世纪末20世纪初著名的数学家,他对集合论的发展做出了重要贡献。
他的工作极大地推动了数学的发展,并深刻地改变了我们对无限和无穷大的认识。
康托尔的首要贡献是引入了集合的概念,并对集合进行了系统的研究。
他定义了不同类型的集合,如有限集、无限集、可数集和不可数集,并发现了它们之间的关系。
他证明了不同大小的无限集存在,并提出了一个内涵丰富的无穷层次结构,称为康托尔的势概念。
这个结构揭示了一个惊人的事实:有些无穷集合的势要比其他无穷集合更大。
康托尔还提出了著名的康托尔定理,即对于任何集合,它的幂集(即全部子集的集合)的势一定比它本身的势大。
这个定理进一步巩固了我们对于无限集合的理解。
他的贝克松式定理则表明,在一些特定的假设下,存在着一种大小介于可数集和不可数集之间的集合,被称为康托尔的第一个不可数无穷集。
康托尔的工作引发了集合论的深入研究,并且与其他分支领域之间有着广泛的应用。
他的理论对于物理学、计算机科学、数理逻辑等领域的发展起到了重要的推动作用。
康托尔的势概念也为数学语言和符号系统的发展提供了重要的基础。
对于康托尔的贡献,我深感敬佩与钦佩。
他的工作不仅是数学领域的里程碑,更深刻地影响了我们对于现实世界的理解。
他的概念挑战了我们原有的观念,并鼓励我们思考无限和无穷大的概念。
康托尔的工作不仅是数学研究的重要组成部分,更是人类智慧的杰作之一。
总之,康托尔在集合上的贡献无疑是伟大的,他的理论为集合论打下了坚实的基础,并为无限概念的发展提供了深远的影响。
我对他的工作深感敬佩,并对他的思想与成就怀有无限的感慨。
Word文档可进行编辑康托尔与集合论康托尔是19世纪末20世纪初德国伟大得数学家,集合论得创立者.是数学史上最富有想象力,最有争议得人物之一.19世纪末他所从事得关于连续性和无穷得研究从全然上背离了数学中关于无穷得使用和解释得传统,从而引起了激烈得争论乃至严厉得责备.然而数学得进展最终证明康托是正确得.他所创立得集合论被誉为20世纪最伟大得数学制造,集合概念大大扩充了数学得研究领域,给数学结构提供了一个基础,集合论不仅妨碍了现代数学,而且也深深妨碍了现代哲学和逻辑.1.康托尔得生平1845年3月3日,乔治·康托生于俄国得一个丹麦—犹太血统得家庭.1856年康托和他得父母一起迁到德国得法兰克福.像许多优秀得数学家一样,他在中学时期就表现出一种对数学得特别敏感,并不时得出令人惊奇得结论.他得父亲力促他学工,因而康托在1863年带着那个目地进入了柏林大学.这时柏林大学正在形成一个数学教学与研究得中心.康托非常早就向往这所由外尔斯托拉斯占据着得世界数学中心之一.因此在柏林大学,康托受了外尔斯特拉斯得妨碍而转到纯粹得数学.他在1869年取得在哈勒大学任教得资格,不久后就升为副教授,并在1879年被升为正教授.1874年康托在克列勒得《数学杂志》上发表了关于无穷集合理论得第一篇革命性文章.数学史上一般认为这篇文章得发表标志着集合论得诞生.这篇文章得制造性引起人们得注意.wwWcoM 在以后得研究中,集合论和超限数成为康托研究得主流,他一直在这方面发表论文直到1897年,过度得思维劳累以及强列得外界刺激曾使康托患了精神分裂症.这一难以消除得病根在他后来30多年间一直断断续续妨碍着他得生活.1918年1月6日,康托在哈勒大学得精神病院中去世.2.集合论得背景为了较清晰地了解康托在集合论上得工作,先介绍一下集合论产生得背景.集合论在19世纪诞生得差不多缘故,来自数学分析基础得批判运动.数学分析得进展必定涉及到无穷过程,无穷小和无穷大这些无穷概念.在18世纪,由于无穷概念没有精确得定义,使微积分理论不仅遇到严峻得逻辑困难,而且还使实无穷概念在数学中信誉扫地.19世纪上半叶,柯西给出了极限概念得精确描述.在这基础上建立起连续、导数、微分、积分以及无穷级数得理论.正是这19世纪进展起来得极限理论相当完美得解决了微积分理论所遇到得逻辑困难.然而,柯西并没有完全完成微积分得严密化.柯西思想有一定得模糊性,甚至产生逻辑矛盾.19世纪后期得数学家们发觉使柯西产生逻辑矛盾得咨询题得缘故在奠定微积分基础得极限概念上.严格地讲柯西得极限概念并没有真正地摆脱几何直观,确实地建立在纯粹严密得算术得基础上.因此,许多受分析基础危机妨碍得数学家致力与分析得严格化.在这一过程中,都涉及到对微积分得差不多研究对象─连续函数得描述.在数与连续性得定义中,有涉及关于无限得理论.因此,无限集合在数学上得存在咨询题又被提出来了.这自然也就导致寻求无限集合得理论基础得工作.总之,为寻求微积分完全严密得算术化倾向,成了集合论产生得一个重要缘故.3.集合论得建立康托在柏林大学得导师是外尔斯托拉斯,库曼和克罗内克.库曼教授是数论专家,他以引进理想数并大大推动费马大定理得研究而闻名遐迩是.克罗内克是一位大数学家,当时许多人都以得到他得赞许为荣.外尔斯托拉斯是一位优秀教师也是一位大数学家.他得演讲给数学分析奠定了一个精确而稳定得基础.例如,微积分中闻名得观念确实是他首先引进得.正是由于这些人得妨碍,康托对数论较早产生兴趣,并集中精力对高斯所留下得咨询题作了深入得研究.他得毕业论文确实是关于++=0得素数咨询题得.这是高斯在《算术研究》中提出而未解决得咨询题.这片论文写得相当出色,它足以证明作者具有深刻得洞察力和对优秀思想得继承能力.然而,他得超穷集合论得创立,并没有受惠于早期对数论得研究.相反,他非常快同意了数学家海涅得建议转向了其他领域.海涅鼓舞康托研究一个十分有味,也是较困难得咨询题:任意函数得三角级数得表达式是否唯一?对康托来讲那个咨询题是促使他建立集合论得最直截了当缘故.函数可用三角级数表示,最早是1822年傅立叶提出来得.此后关于间断点得研究,越来越成为分析领域中引人注目得咨询题,从19世纪30年代起,很多杰出得数学家从事着对不连续函数得研究,同时都在一定程度上与集合这一概念挂起了钩.这就为康托最终建立集合论制造了条件.1870年,海涅证明,假如表示一个函数得三角级数在区间[-π,π]中去掉函数间断点得任意小邻域后剩下得部分上是一致收敛得,那么级数是唯一得.至于间断点得函数情况如何,海涅没有解决.康托开始着手解决那个以如此简洁得方式表达得唯一性咨询题.于,他跨出了集合论得第一步.康托一下子就表现出比海涅更强得研究能力.他决定尽可能多地取消限制,所以这会使咨询题本身增加难度.为了给出最有普遍性得解,康托引进了一些新得概念.在其后得三年中,康托先后发表了五篇有关这一题目得文章.1872年当康托将海涅提出得一致收敛得条件减弱为函数具有无穷个间断点得情况时,他差不多将唯一性结果推广到同意例外值是无穷集得情况.康托1872年得论文是从间断点咨询题过度到点集论得极为重要得环节,使无穷点集成为明确得研究对象.集合论里得中心,难点是无穷集合那个概念本身.从希腊时代以来,无穷集合非常自然地引起数学家们和哲学家们得注意.而这种集合得本质以及看来是矛盾得性质,非常难象有穷集合那样来把握它.因此对这种集合得理解没有任何进展.早在中世纪,人们差不多注意到如此得事实:假如从两个同心圆动身画射线,那么射线就在这两个圆得点与点之间建立了一一对应,然而两圆得周长是不一样得.16世纪,伽俐略还举例讲,能够在两个不同长得线段ab与cd之间建立一一对应,从而想象出它们具有同样得点.他又注意到正整数能够和它们得平方构成一一对应,只要使每个正整数同它们得平方对应起来就行了:1234……n……234……n……但这导致无穷大得不同得“数量级”,伽俐略以为这是不可能得因为所有无穷大都一样大.不仅是伽俐略,在康托之前得数学家大多不赞成在无穷集之间使用一一对应得比较手段,因为它将出现部分等于全体得矛盾高斯明确表态:“我反对把一个无穷量当作实体,这在数学中是从来不同意得.无穷只是一种讲话得方式……”柯西也不承认无穷集合得存在.他不能同意部分同整体构成一一对应这件事.所以,潜无穷在一定条件下是便于使用得,但若把它作为无穷观则是片面得.数学得进展表明,只承认潜无穷,否认实无穷是不行得.康托把时刻用到对研究对象得深沉考虑中.他要用事实来讲明咨询题,讲服大伙儿.康托认为,一个无穷集合能够和它得部分构成一一对应不是什么坏事,它恰恰反应了无穷集合得一个本质特征.对康托来讲,假如一个集合能够和它得一部分构成一一对应,它确实是无穷得.它定义了基数,可数集合等概念.同时证明了实数集是不可数得代数数是可数得康托最初得证明发表在1874年得一篇题为《关于全体实代数数得特征》得文章中,它标志着集合论得诞生.随着实数不可数性质得确立,康托又提出一个新得,更大胆得咨询题.1874年,他考虑了能否建立平面上得点和直线上得点之间得一一对应.从直观上讲,平面上得点显然要比线上得点要多得多.康托自己起初也是如此认识得.但三年后,康托宣布:不仅平面和直线之间能够建立一一对应,而且一般得n维连续空间也能够建立一一对应!这一结果是出人意外得.就连康托本人也觉得“简直不能相信”.然而这又是明摆着得事实,它讲明直观是靠不住得,只有靠理性才能发觉真理,幸免谬误.既然n维连续空间与一维连续统具有相同得基数,因此,康托在1879到1884年间集中于线性连续统得研究,相继发表了六篇系列文章,汇合成《关于无穷得线性点集》.前四篇直截了当建立了集合论得一些重要结果,包括集合论在函数论等方面得应用.其中第五篇发表于1883年,它得篇幅最长,内容也最丰富.它不仅超出了线性点集得研究范围,而且给出了超穷数得一个完全一般得理论,其中借助良序集得序型引进了超穷序数得整个谱系.同时还专门讨论了由集合论产生得哲学咨询题,包括回答反对者们对康托所采取得实无穷立场得非难.这篇文章对康托是极为重要得.1883年,康托将它以《集合论基础》为题作为专著单独出版.《集合论基础》得出版,是康托数学研究得里程碑.其要紧成果是引进了作为自然数系得独立和系统扩充得超穷数.康托清醒地认识到,他如此做是一种大胆得冒进.“我非常了解如此做将使我自己处于某种与数学中关于无穷和自然数性质得传统观念相对立得地位,但我深信,超穷数终将被承认是对数概念最简单、最适当和最自然得扩充.”《集合论基础》是康托关于早期集合理论得系统阐述,也是他将做出具有深远妨碍得特别贡献得开端.康托于1895年和1897年先后发表了两篇对超限数理论具有决定意义得论文.在该文中,他改变了早期用公理定义(序)数得方法,采纳集合作为差不多概念.他给出了超限基数和超限序数得定义,引进了它们得符号;依势得大小把它们排成一个“序列”;规定了它们得加法,乘法和乘方…….到此为止,康托所能做得关于超限基数和超限序数理论已臻于完成.然而集合论得内在矛盾开始暴露出来.康托自己首先发觉了集合论得内在矛盾.他在1895年得文章中遗留下两个悬而未决得咨询题:一个是连续统假讲;另一个是所有超穷基数得可比较性.他尽管认为无穷基数有最小数而没有最大数,但没有明显叙述其矛盾之处.一直到1903年罗素发表了他得闻名悖论.集合论得内在矛盾才突出出来,成为20世纪集合论和数学基础研究得动身点.4.对康托集合论得不同评价康托得集合论是数学上最具有革命性得理论.他处理了数学上最棘手得对象---无穷集合.因此,他得进展道路也自然非常不平坦.他抛弃了一切经验和直观,用完全得理论来论证,因此他所得出得结论既高度地另人吃惊,难以置信,又确确实实,毋庸置疑.数学史上没有比康托更大胆得设想和采取得步骤了.因此,它不可幸免地遭到了传统思想得反对.19世纪被普遍承认得关于存在性得证明是构造性得.你要证明什么东西存在,那就要具体造出来.因此,人只能从具体得数或形动身,一步一步通过有限多步得出结论来.至于“无穷”,许多人更是认为它是一个超乎于人得能力所能认识得世界,不要讲去数它,确实是它是否存在也难以确信,而康托难道“漫无边际地”去数它,去比较它们得大小,去设想没有最大基数得无穷集合得存在……这自然遭到反对和斥责.集合论最激烈得反对者是克罗内克,他认为只有他研究得数论及代数才最可靠.因为自然数是上帝制造得,其余得是人得工作.他对康托得研究对象和论证手段都表示强烈得反对.由于柏林是当时得数学中心,克罗内克又是柏林学派得首领人物,因此他对康托及其集合论得进展前途得阻碍作用是特别大得.另一位德国得知觉主义者魏尔认为,康托把无穷分成等级是雾上之雾.法国数学界得权威人物庞加莱曾预言:我们得“后一代将把(康托得)集合论当作一种疾病”等等.由于两千年来无穷概念数学带来得困难,也由于反对派得权威地位,康托得成就不仅没有得到应有得评价,反而受到排斥.1891年,克罗内克去世之后,康托得处境开始好转.另一方面,许多大数学家支持康托得集合论.除了狄德金以外,瑞典得数学家米大格---列夫勒在自己创办得国际性数学杂志上把康托得集合论得论文用法文转载,从而大大促进了集合论在国际上得传播.1897年在第一次国际数学家大会上,霍尔维次在对解析函数得最新进展进行概括时,就对康托得集合论得贡献进行了阐述.三年后得第二次国际数学大会上,为了捍卫集合论而勇敢战斗得希尔伯特又进一步强调了康托工作得重要性.他把连续统假设列为20世纪初有待解决得23个要紧数学咨询题之首.希尔伯特宣称:“没有人能把我们从康托为我们制造得乐园中驱逐出去.”专门自1901年勒贝格积分产生以及勒贝格得测度理论充实了集合论之后,集合论得到了公认,康托得工作获得崇高得评价.当第三次国际数学大会于1904年召开时,“现代数学不能没有集合论”已成为大伙儿得看法.康托得声望差不多得到举世公认.5.集合论得意义集合论是现代数学中重要得基础理论.它得概念和方法差不多渗透到代数、拓扑和分析等许多数学分支以及物理学和质点力学等一些自然科学部门,为这些学科提供了奠基得方法,改变了这些学科得面貌.几乎能够讲,假如没有集合论得观点,非常难对现代数学获得一个深刻得理解.因此集合论得创立不仅对数学基础得研究有重要意义,而且对现代数学得进展也有深远得妨碍.康托一生受过磨难.他以及其集合论受到粗暴攻击长达十年.康托虽曾一度对数学失去兴趣,而转向哲学、文学,但始终不能放弃集合论.康托能不顾众多数学家、哲学家甚至神学家得反对,坚决地捍卫超穷集合论,与他得科学家气质和性格是分不开得.康托得个性形成在非常大程度上受到他父亲得妨碍.他得父亲乔治·瓦尔德玛·康托在福音派新教得妨碍下成长起来.是一位精明得商人,明智且有天份.他得那种深笃得宗教信仰强烈得使命感始终带给他以勇气和信心.正是这种坚决、乐观得信念使康托义无返顾地走向数学家之路并真正取得了成功.今天集合论已成为整个数学大厦得基础,康托也因此成为世纪之交得最伟大得数学家之一.。
有关集合的历史故事
集合论的创立者格奥尔格·康托尔,在研究三角级数的过程中发现了超穷数,从而创立了集合论。
集合论的诞生是19世纪数学转变的伟大事件之一。
自从牛顿和莱布尼兹创
立微积分以来,函数概念就已经不断地从解析表达式被扩张到任意对应。
当时数学界的工作的重点围绕任一函数是否能表示为三角级数的问题展开。
从1870年开始,康托尔就开始发表一系列关于三角级数方面的论文。
正是
在研究三角级数的过程中,分析的基础激起了康托尔对点集的兴趣,并由此发现了超穷数。
康托尔的集合论相关论文范文康托尔是德国一名伟大的数学家,康托尔创立了集合论。
下面是店铺带来的关于康托尔的集合论论文的内容,欢迎阅读参考!康托尔的集合论论文篇1:《基于集合论思想的人性》摘要:作为人类,我们有必要去了解自己,这样才能更加地进步。
人性是从根本上决定并解释着人类行为的那些人类天性。
本文利用集合论的思想对此进行了一些讨论。
关键词:人性;理性;社会性;自然性;集合论思想一、引言在长期以来的生活中,人类的大脑会在无意识的作用下储存某些事物的信息,由于并没有通过大脑严谨的思考,所以这些信息大部分是外在的,只是事物表面的一些形态特征而已。
这些信息并非零散的分布,之间没有联系。
而是之间存在着一定的关联,虽然结构不严谨,可能其中会有错误。
但是有时候却可以起到一定的作用。
但是我们不能仅依靠这样的意识形态,因为我们有自我意识,需要不断完善,不断进步。
依靠这样的意识是不可能看到事物的本质的。
有时候你问某个人为什么,他可能会答道:“凭直觉”。
我并不否认直觉所带来的“便利”,但这种“便利”是给自己不去思考事物本质的借口。
直觉也是一种意识形态,但是这种意识是在潜意识之下的,这样意识的形成也是要通过长时间的作用。
大脑可以自己不断地调整,不断地完善,但是这个过程相当缓慢。
要进步可不能依靠这样的思想。
现在我想说的是,我们必须减少对这些意识的依赖。
因为这些意识都不是通过严谨的思考之后得到的产物,所以用这样的意识去做出一些反应是很容易出错的。
这也会阻碍我们对真实世界的探索。
我们应该挖掘出这样的意识,分析其中的思想结构,将不好的思想去掉,并且把有缺陷的思想不断加强和完善。
这样一来,我们就会更加理性。
人就具有这样的性质——理性。
因此人类才能进步,文明才能发展。
二、理论分析假设A={a1,a2,…,an},B={b1,b2,…,bm}。
若A?奂B,则说明A中的n个元素均可以在B中找到,且m>n。
反之,说明中的个元素均可以在A中找到,且n>m。
简介集合论或集论是研究集合(由一堆抽象物件构成的整体)的数学理论,包含集合、元素和成员关系等最基本数学概念。
在大多数现代数学的公式化中,集合论提供了要如何描述数学物件的语言。
集合论和逻辑与一阶逻辑共同构成了数学的公理化基础,以未定义的“集合”与“集合成员”等术语来形式化地建构数学物件。
在朴素集合论中,集合是被当做一堆物件构成的整体之类的自证概念。
在公理化集合论中,集合和集合成员并不直接被定义,而是先规范可以描述其性质的一些公理。
在此一想法之下,集合和集合成员是有如在欧式几何中的点和线,而不被直接定义。
对集合论的异议一开始,有些数学家拒绝将集合论当做数学的基础,认为这只是一场含有奇幻元素的游戏。
埃里特·比修普驳斥集合论是“上帝的数学,应该留给上帝”。
而且,路德维希·维特根斯坦特别对无限的操作有疑问,这也和策梅罗-弗兰克尔集合论有关。
维特根斯坦对于数学基础的观点曾被保罗·贝奈斯所批评,且被克里斯平·赖特等人密切研究过。
对集合论最常见的反对意见来自结构主义者,他们认为数学是和计算些微相关着的,但朴素集合论却加入了非计算性的元素。
拓朴斯理论曾被认为是传统公理化集合论的另一种选择。
拓朴斯理论可以被用来解译各种集合集的替代方案,如结构主义、模糊集合论、有限集合论和可计算集合论等。
集合论(Set theory)作用按现代数学观点,数学各分支的研究对象或者本身是带有某种特定结构的集合如群、环、拓扑空间,或者是可以通过集合来定义的(如自然数、实数、函数)。
从这个意义上说,集合论可以说是整个现代数学的基础。
历史集合论作为数学中最富创造性的伟大成果之一,是在19世纪末由德国的康托尔(1845-1918)创立起来的。
但是,它萌发、孕育的历史却源远流长,至少可以追溯到两千多年前。
无穷集合的早期研究概念集合论是关于无穷集合和超穷数的数学理论。
集合作为数学中最原始的概念之一,通常是指按照某种特征或规律结合起来的事物的总体。
例如美国国会图书馆的全部藏书,自然数的全体以及直线上所有点的总体等等。
集合论的全部历史都是围绕无穷集合而展开的。
创立之前早在集合论创立之前两千多年,数学家和哲学家们就已经接触到了大量有关无穷的问题,古希腊的学者最先注意并考察了它们。
公元前5世纪,埃利亚学派的芝诺(约公元前490-前430),一共提出45个悖论,其中关于运动的四个悖论:二分法悖论、阿基里斯追龟悖论、飞矢不动悖论与运动场悖论尤为著名,前三个悖论都与无穷直接有关。
芝诺在悖论中虽然没有明确使用无穷集合的概念,但问题的实质却与无穷集合有关。
在数理哲学中,有两种无穷方式历来为数学家和哲学家所关注,一种是无穷过程,称为潜在无穷,一种是无穷整体,称为实在无穷。
希腊哲学家亚里士多德(前384-前322)最先提出要把潜在的无穷和实在的无穷加以区别,这种思想在当今仍有重要意义。
他认为只存在潜在无穷,如地球的年龄是潜在无穷,但任意时刻都不是实在无穷。
他承认正整数是潜在无穷的,因为任何正整数加上1总能得到一个新数。
对他来说,无穷集合是不存在的。
哲学权威亚里士多德把无穷限于潜在无穷之内,如同下了一道禁令,谁敢冒天下之大不韪,以至于影响对无穷集合的研究达两千多年之久。
创立过程公元5世纪,拜占庭的普罗克拉斯(410-485)是欧几里德《几何原本》的著名评述者。
他在研究直径分圆问题时,注意到圆的一根直径分圆成两个半圆,由于直径有无穷多,所以必须有两倍无穷多的半圆。
为了解释这个在许多人看来是一个矛盾的问题,他指出:任何人只能说有很大很大数目的直径或者半圆,而不能说一个实实在在无穷多的直径或者半圆,也就是说,无穷只能是一种观念,而不是一个数,不能参与运算。
其实,他这里是接受了亚里士多德的潜无穷的概念,而否认实无穷的概念,对这种对应关系采用了回避的态度。
到了中世纪,随着无穷集合的不断出现,部分能够同整体构成一一对应这个事实也就越来越明显地暴露出来。
例如,数学家们注意到把两个同心圆上的点用公共半径联结起来,就构成两个圆上的点之间的一一对应关系。
近代科学的开拓者伽利略(1564-1642)注意到:两个不等长的线段上的点可以构成一一对应。
他又注意到:正整数与它们的平方可以构成一一对应,这说明无穷大有不同的“数量级”,不过伽利略认为这是不可能的。
他说,所有无穷大量都一样,不能比较大小。
到了十七世纪,数学家把无穷小量引进数学,构成所谓“无穷小演算”,这就是微积分的最早名称。
所谓积分法无非是无穷多个无穷小量加在一起,而微分法则是两个无穷小量相除。
由于无穷小量运算的引进,无穷大模大样地进入数学,虽然它给数学带来前所未有的繁荣和进步,它的基础及其合法性仍然受到许多数学家的质疑,他们对无穷仍然心存疑虑,这方面以“数学家之王”高斯(1777—1855)的意见为代表。
高斯是一个潜在无穷论者,他在1831年7月12日给他的朋友舒马赫尔的信中说“我必须最最强烈地反对你把无穷作为一完成的东西来使用,因为这在数学中是从来不允许的。
无穷只不过是一种谈话方式,它是指一种极限,某些比值可以任意地逼近它,而另一些则容许没有限制地增加。
”这里极限概念只不过是一种潜在的无穷过程。
这里高斯反对那些哪怕是偶尔用一些无穷的概念,甚至是无穷的记号的人,特别是当他们把它当成是普通数一样来考虑时。
法国大数学家柯西(1789-1857)也同他的前人一样,不承认无穷集合的存在。
他认为部分同整体构成一一对应是自相矛盾的事。
过程艰辛科学家们接触到无穷,却又无力去把握和认识它,这的确是向人类提出的尖锐挑战。
正如大卫·希尔伯特(1862-1943)在他的1926年《论无穷》的讲演中所说的那样:“没有任何问题象无穷那样深深地触动人的情感,很少别的观念能象无穷那样激励理智产生富有成果的思想,然而也没有任何其它概念能象无穷那样需要加以阐明”。
面对“无穷”的长期挑战,数学家们不会无动于衷,他们为解决无穷问题而进行的努力,首先是从集合论的先驱者开始的。
集合论的诞生先驱数学分析严格化的先驱波尔查诺(1781-1848)也是一位探索实无穷的先驱,他是第一个为了建立集合的明确理论而作出了积极努力的人。
他明确谈到实在无穷集合的存在,强调两个集合等价的概念,也就是后来的一一对应的概念。
他知道,无穷集合的一个部分或子集可以等价于其整体,他认为这个事实必须接受。
例如0到5之间的实数通过公式y=12x/5可与0到12之间的实数构成一一对应,虽然后面的集合包含前面的集合。
为此,他为无穷集合指定超限数,使不同的无穷集合,超限数不同。
不过,后来康托尔指出,波尔查诺指定无穷集合的超限数的具体方法是错误的。
另外,他还提出了一些集合的性质,并将他们视为悖论。
因此,他关于无穷的研究哲学意义大于数学意义。
应该说,他是康托尔集合论的先驱。
问题出现黎曼(1826-1866)是在1854年的就职论文《关于用三角级数表示函数的可能性》中首次提出“唯一性问题”的。
大意是:如果函数f(x)在某个区间内除间断点外所有点上都能展开为收敛于函数值的三角级数,那么这样的三角级数是否是唯一的?但他没有给予回答。
1870年海涅(1821-1881)证明:当f(x)连续,且它的三角级数展开式一致收敛时,展开式是唯一的。
进一步的问题是:当f(x)具有无穷多个间断点时,唯一性能否成立?康托尔就是通过对唯一性问题的研究,认识到无穷集合的重要性,并开始从事无穷集合的一般理论研究。
奠定基础早在1870年和1871年,康托尔两次在《数学杂志》上发表论文,证明了函数f(x)的三角级数表示的唯一性定理,而且证明了即使在有限个间断点处不收敛,定理仍然成立。
1872年他在《数学年鉴》上发表了一篇题为《三角级数中一个定理的推广》的论文,把海涅的一致收敛的严酷条件推广到允许间断点是某种无穷的集合的情形。
为了描述这种集合,他首先定义了点集的极限点,然后引进了点集的导集和导集的导集等有关重要概念。
这是从唯一性问题的探索向点集论研究的开端,并为点集论奠定了理论基础。
集合论诞生1873年11月29日康托尔在给戴德金(1831-1916)的一封信中,终于把导致集合论产生的问题明确地提了出来:正整数的集合(n)与实数的集合(x)之间能否把它们一一对应起来。
同年12月7日,康托尔写信给戴德金,说他已能成功地证明实数的“集体”是不可数的,也就是不能同正整数的“集体”一一对应起来。
这个时期应该看成是集合论的诞生日。
集合拓扑开始1874年,康托尔发表了这个证明,不过论文题目换成另外一个题目“论所有实代数数集体的一个性质,”因为克洛内克(1823-1891)根本就反对这种论文,他认为这种论文根本没有内容,无的放矢。
该文提出了“可数集”概念,并以一一对应为准则对无穷集合进行分类,证明了如下重要结果:(1)一切代数数是可数的;(2)任何有限线段上的实数是不可数的;(3)超越数是不可数的;(4)一切无穷集并非都是可数的,无穷集同有穷集一样也有数量(基数)上的区别。
1874年1月5日,康托尔给戴德金写信,提出下面的问题:是否能把一块曲面(如包含边界在内的正方形)一意地映射到一条线(如包含端点在内的线段),使得面上每一点对应线上一点而且反过来线上每一点对应面上一点?1877年6月20日,他给戴德金写信,这次他告诉他的朋友这个问题答案是肯定的理由,虽然几年以来他都认为答案是否定的。
信中说“我看到了它,但我简直不能相信它”。
关于这一成果的论文1878年发表后,吸引人们研究度量空间维数的本质,很快出现一批论文。
这批论文标志集合拓扑的开始。
点集论体系建立从1879年到1883年,康托尔写了六篇系列论文,论文总题目是“论无穷线形点流形”,其中前四篇同以前的论文类似,讨论了集合论的一些数学成果,特别是涉及集合论在分析上的一些有趣的应用。
第五篇论文后来以单行本出版,单行本的书名《一般集合论基础》。
第六篇论文是第五篇的补充。
《一般集合论基础》在数学上的主要成果是引进超穷数。
该文从内容到叙述方式都同现代的朴素集合论基本一致,所以该书标志着点集论体系的建立。
遭遇挫折1884年,由于连续统假设长期得不到证明,再加上与克罗内克的尖锐对立,精神上屡遭打击,5月底,他支持不住了,第一次精神崩溃。
他的精神沮丧,不能很好地集中研究集合论,从此深深地卷入神学、哲学及文学的争论而不能自拔。
不过每当他恢复常态时,他的思想总变得超乎寻常的清晰,继续他的集合论的工作。
康托尔的贡献《对超穷集合论基础的贡献》是康托尔最后一部重要的数学著作。
《贡献》分两部分,第一部分是全序集合的研究,于1895年5月在《数学年刊》上发表。
第二部分于1897年5月在《数学年刊》上发表。
《贡献》的发表标志集合论已从点集论过渡到抽象集合论。