对集合(a),一方面它是有理数集的子集;另一方面,建立正整数集N+到(a)的映射n=3^n/2^(2n).由这两方面的论证可知,Z的势≤(a)的势≤有理数的势,但N+的势=有理数的势,由贝恩斯坦定理,(a)的势=N+的势
对集合(b),考虑(b)的子集(c):正整数的所有有限子集组成的集合.考察如下引理:n维欧氏空间中的整点(此处整点指坐标均为正整数的点)集的势等于正整数的势.事实上,由于正有理数的势等于正整数的势,而有理数集可以跟平面上的整点建立一一对应关系,所以正整数的势等于2维欧氏空间的整点集的势;而对于3维空间的整点,我们可以先建立它的其中两个坐标跟正整数集的双射,从而建立3维空间的整点到2维空间的整点的双射,再建立2维空间整点到正整数集的双射,则建立了3维空间整点到正整数集的双射;而对于4维空间,先建立它的三个坐标到正整数集的双射……引理证毕.然后,我们建立(c)到二维空间整点的双射.对(c)中的正整数单点集(即{1},{2},{18},……),建立它到Y坐标为1的二维空间直线上的整点的双射,由引理知,这是可以办到的;对(c)中的正整数双点集(即{1,2},{3,4},……),建立它到二维空间Y坐标为2的直线的整点的双射,由引理知,这也是可以办到的.更一般的,建立(c)中的正整数n点集到二维空间Y坐标为n的直线上的整点的双射,由引理知,这都是可以办到的,因为n点集一一对应于n维空间的整点,n维空间整点一一对应于正整数,正整数一一对应于直线上的整点.用这种办法,我们建立了(c)到二维空间整点的双射,再建立二维空间到正整数集的双射,我们就得到了(c)到正整数集的双射.再考虑(b)中的余有限子集的集合,每一个余有限子集对应于一个有限子集,这个有限子集就是余有限子集关于正整数集的补集,易知,这是一个一一对应关系.故(b)中的余有限子集的集合等势于正整数集.因为(b)=(b)中的余有限子集的集合∪(c),所以(b)等势于正整数集(这个应该明白吧?).
综上,(a)的势=正整数集的势=(b)的势.
教科书上没有写吗?有很多证法.这是一种:
正有理数可以和平面上的整点建立一一对应关系,然后,按照这种顺序数点:(1,1),(1,2),(2,1),(1,3)(2,2),(3,1),(1,4),(2,3),(3,2),(4,1)……从几何上看,这相当于按照对角线方向数平面上的整点,每一个整点都会被数到,第n个被数到的点与n相对应,则得到了整点和正整数的一一对应关系.所以每一个有理数都对应一个正整数,所以N+的势=有理数的势.
楼下错了吧.正整数集的子集除了有限子集和余有限子集还有其他集合.例如:
奇正整数集.
没错,(a)的势也等于(c)的势.