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Archive for 03月, 2009

如果集合A和集合B之间存在一个一一映射(双射),则称A和B等价。如果A和正整数集N等价,我们称A是可数的。换句话说,A可数的充要条件是A中的全体元素可以排列成a1,a2,…,an,..的形状。
根据这个定义,我们很容易得出整数集是可数的。因为我们可以构造如下正整数集到整数集的一一映射:

一个更有意思的命题是:
可数个可数集的并是可数集。
它的证明使用了经典的“对角线”法,这种方法被各种实变函数或集合论的书广泛采用。
证明:假设{Am}是一列可数集,其中Am={am1,am2,…},把它们按如下顺序排列

可以按如图箭头所指的方向数U{Am}中的元素,即把U{Am}中元素排列成a11,a21,a12,a31,…},于是U{Am}是可数的,命题得证。
上述证明虽然已经说明U{Am}可数,却没有给出它与正整数之间的一一映射关系。能否写出这个映射呢?
仔细观察发现,每个“对角线”上元素amn的下标之和m+n是一个常数。于是我们可以得到,按上图所示的排列方法,amn所处的位置为:

其中m+n≥3,a11=1
这样我们就得到了U{Am}到正整数集的一个一一映射:

这个命题的一个应用就是:有理数集是可数的。因为有理数可以被看作一个二元有序对(p,q)。但当我们用类似的方法排列有理数时,却发现了上述映射的一个致命错误:

(图片来自维基百科,它采用了“蛇状”的盘旋数法)
注意到图中红色的有理数,它们的分子和分母有公约数,这些数都已经被数过了。也就是说,我们上面构造的映射中忽略了amn中会有重复元素的情况。
我试图把重复的情况考虑进去,构建从正有理数到正整数的一一映射,但发现这时问题变得异常复杂,最终没能写出一个通式来。
那么,到底能不能找到这样的一个映射关系呢? Read the rest of this entry »

Mar-4-2009

平方根节

Posted by Charlesgao under 娱乐数学(Recreation)


图片来源:http://a.abcnews.com/
2009年3月3日被全球不少数学迷称作“平方根节”(Square Root Day),一些地区数学迷开展形式多样的庆祝活动。

每逢“平方根节”,月份和日期的数字正好是当年最后两位数字的平方根。这一节日每个世纪只出现9次,对数学迷而言相当珍贵。有人把块根类蔬菜切成正方体以示庆祝,有人则把食物制成根号模样。
美国加利福尼亚州教师罗恩·戈登特意举办一场小型竞赛,获胜者可得339美元的奖励。戈登说:“这些日子(平方根日)就像日历中的彗星。人们等啊等,它们点亮你的生活后又突然消失。
上一个“平方根节”出现在2004年2月2日。要想庆祝下一个“平方根节”,数学迷需等到7年后的2016年4月4日。
cnBeta报道 

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范数(norm)是在向量空间上定义的一个实值函数:V->R,一般用记号||x||表示,它满足以下三个性质:
(1) ||x||≥0, ||x||=0 ‹=› x=0
(2) 
||ax||=|a|•||x|| (a为数域F中的数)
(3)||x+y||≤||x||+||y|| 
对于实数p≥1,定义p-范数

1-范数又被称为“出租车范数”。这个名字很形象,指一个出租车沿着”水平”和”竖直”的街道从向量x起点开到终点所走过的路程。
2-范数又被称为“欧几里德范数”。在欧式空间里,它表示两点间的距离(向量x的模长)。所以性质(3)在欧式空间里就是我们熟知的“两点之间线段最短”
此外,定义∞-范数为:

当看到这个定义时,我们很自然的产生疑问:为什么如此定义∞-范数?它和p-范数有什么关系?
实际上,它们之间是有关系的。p-范数的定义中,令p->∞便得到∞-范数,也即

证明:令
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