Ganzhinterseher schrieb:
> Dieter Heidorn schrieb am Dienstag, 11. Januar 2022 um 21:02:06 UTC+1:
>> Ganzhinterseher schrieb:
>
>> Bei Cantors Abzählung wird jedes Paar (i,j) e |Nx|N
>> erfasst, bei deiner Zuordnung n |--> n/1 eben nicht.
>> [...] >> Durch die Abbildung f: |Nx|N --> |N wird jedem Paar (i,j) (bzw. jedem
>> Bruch i/j) eine ihn nummerierende natürliche Zahl n zugeordnet.
>>
>> Die Funktionsgleichung der Cantor-Funktion macht keine Einschränkungen
>> für die Werte von i und j - sie ist eben für alle (i,j) e |Nx|N
>> definiert. Damit sind alle Lagen eines Punktes im Koordinatengitter
>> möglich,
>
> Nein.
Aber gewiss doch. f(i,j) = 1/2*(i + j - 2)*(i + j - 1) + i kann ohne
Einschränkungen für beliebige i,j e ℕ ausgewertet werden, wie bereits
die "Methode des scharfen Hinsehens" zeigt: Man beachte dazu die
Struktur des Funktionsterms.
Zum Beweis des Gegenteils müsstest du ein konkretes Paar (i,j) angeben,
für das der Funktionsterm f(i,j) nicht ausgewertet werden kann.
Das, was du anschließend bemerkt hast, hat mit der Frage nach der
Auswertbarkeit von f für beliebige i,j e ℕ nichts zu tun:
> Es ist nicht einmal möglich, die Diagonale zu erreichen.
>
Auch hier stellst du dir wieder selbst ein Bein, indem du - wie so oft -
Zusammenhänge aus dem Endlichen ins Unendliche transferieren willst.
Dabei ist die Sache recht einfach:
^
|
i
6
5 *
`
4 * *
` `
3 * * *
` ` `
2 * * * *
` ` ` `
1 * * * * *
1 2 3 4 5 6
j ->
Die Punkte * im Gitter sind durch ihre Koordinaten beschrieben: (i,j).
Sie liegen auf Zähldiagonalen , die von rechts unten nach links oben
verlaufen.
Diagonale Anzahl Summe
Nr. Punkte Punkte
-----------------------------------------
1 1 1
2 2 1 + 2
3 3 1 + 2 + 3
4 4 1 + 2 + 3 + 4
5 5 1 + 2 + 3 + 4 + 5
. . .
. . .
. . .
n n 1 + 2 + 3 + ... + n
. . .
. . .
Die Summe der Punkte auf einer Zähldiagonalen mit Nummer n ist gleich
der Dreieckszahl von n:
s(n) = 1/2*n*(n + 1) .
Die Zähldiagonalen beginnen jeweils bei den Punkten (1,j), j e ℕ.
Da jede natürliche Zahl einen Nachfolger hat, hat auch jede
Zähldiagonale eine Nachfolger-Diagonale, welche beim Punkt (1, j+1)
beginnt. Die Menge Z_d der Zähldiagonalen ist also abzählbar unendlich:
|Z_d| = ℵ_0 .
Da gilt
∀n e ℕ: |ℕ\{1, 2, 3, ..., n}| = ℵ_0 ,
stehen nach dem Abzählen bis zu einer Diagonalen mit der Nummer n immer
noch ℵ_0 Zähldiagonalen zur Verfügung, um die auf das bis dahin
abgezählte letzte Paar (1,n) folgenden Paare abzuzählen.
Wie die Cantorsche Funktion und ihre Umkehrfunktion zeigen, ist die
Paarmenge ℕxℕ abzählbar. Die vermeintlich anschauliche "Widerlegung"
mit der "unerreichbaren Diagonalen" ist also ein Muster ohne Wert.
>>>> Einer deiner hilflosen Versuche, dagegen anzugehen, besteht darin, die
>>>> unechten Brüche n/1 mit den natürlichen Zahlen zu nummerieren. Das ist
>>>> natürlich keine bijektive Abbildung.
>>>
>>> Die Gleichzahligkeit wird dadurch bewiesen.
>>>
>> "Gleichzahligkeit" gibt's nur bei endlichen Mengen.
>
> Das ist falsch.
>
Nein, denn wie ich weiter schrieb, kann nur bei endlichen Mengen durch
Angabe einer natürlichen Zahl ausgedrückt werden, wie groß die Anzahl
der in der betrachteten Menge enthaltenen Elemente ist. Bei unendlichen
Mengen kann man keine "Anzahl" angeben, die mit einer natürlichen Zahl
beschrieben werden könnte - sonst müsstest du z.B. schon mit einer
natürlichen Zahl angeben können, wieviel natürliche Zahlen in ℕ
enthalten sind. Das geht nicht - daher ist der Begriff der "Anzahl"
durch den Begriff der Mächtigkeit verallgemeinert worden.
> Gleichzahligkeit kann man auch anders ausdrücken, zum Beispiel durch Symmetrie:
> Die Menge von n und 1/n sind gleichzahlig.
Die Mengen ℕ und M = {1/n : n e ℕ} können nicht "gleichzahlig" sein,
da es sich um unendliche Mengen handelt und daher keine "Anzahl" von
Elementen durch Angabe einer natürlichen Zahl benannt werden kann.
Richtig dagegen ist, dass beide Mengen gleichmächtig sind. Dies stellt
man dadurch fest, dass es eine bijektive Abbildung zwischen beiden
Mengen gibt:
f: ℕ --> M, n |--> 1/n = f(n)
> Cantor spricht von Anzahl
Nicht im gleichen Sinne wie Anzahl bei endlichen Mengen zu verstehen
ist.
>> "Ausreichen" ist wieder ein Begriff, der bei endlichen Mengen verwendet
>> werden kann, da der Begriff "Anzahl" dahintersteckt.
>
> Es steckt die einfache Tatsache dahinter, dass die Menge der geraden Zahlen
> keine ungerade Zahl enthält.
Und beide Mengen sind abzählbar, was man dadurch feststellt, dass es
Bijektionen zwischen ℕ und G bzw. ℕ und U gibt:
f: ℕ --> G, n |--> 2*n
g: ℕ --> U, n |--> 2*n - 1
Die drei Mengen sind also gleichmächtig:
|ℕ| = |G| = |U| = ℵ_0
>>>> Was ist denn "die" Diagonale in |Nx|N?
>>>
>>> Ein Quadrat |Nx|N hätte eine, falls es existierte.
>>>
>> Ah ja - das ist dann die Gerade,
>
> Das ist die andere Diagonale. Ein Quadrat hat zwei. Aber da die zweite nicht erreicht wird, wird die Menge |Nx|N nicht vollständig indiziert.
>
Auch das ist wieder eine Stelle, wo sich zeigt, dass Anschauungen und
Begriffe, die bei endlichen Mengen gelten, bei unendlichen Mengen nicht
zutreffen müssen. Die obige Überlegung zu den Zähldiagonalen hat
gezeigt, dass unabhängig davon, wie weit schon abgezählt wurde, immer
noch ℵ_0 Zähldiagonalen zur Verfügung stehen. Und das genügt, um alle
Paare zu nummerieren zu können.
Formal wird dies durch die Cantorsche Funktion und ihre Umkehrfunktion
gezeigt, die eine Bijektion zwischen ℕxℕ und ℕ ist. Erwähnt sei auch
noch, dass die Richtigkeit der Abzählung mittels der Cantor-Funktion
durch einen Induktionsbeweis erbracht werden kann.
Fazit: Mit Cantors Methode erreicht man alle Paare in ℕxℕ. Vermeintlich
anschauliche "Widerlegungen" gehen ins Leere, da sie lediglich bei
endlichen Mengen gelten und bei unendlichen Mengen nicht zutreffen.
Dieter Heidorn