2020年5月21日木曜日

学習環境

解析入門(中) (松坂和夫 数学入門シリーズ 5) (松坂 和夫(著)、岩波書店)の第11章(集合論初歩)、11.2(濃度)、問題13の解答を求めてみる。


  1. 問題の仮定より、 全単射

    f : ℝ → I f i : ℝ → X i

    が存在する。

    i , j ∈ I , i ≠ j

    ならば

    X i ∩ X j = ϕ

    の場合、 写像 h を

    h : ℝ × ℝ → U i ∈ I X i h a , b = f f i a b

    と定義すると、任意の

    a , b , c , d ∈ ℝ × ℝ

    に対して

    h a , b = h c , d

    ならば ある i が存在して、

    f f a b = f f c d f a = f c a = c f f a b = f f a d b = d a , b = c , d

    よって単射である。

    また、 任意の

    x ∈ U i ∈ I X i

    に対して、 ある i が存在して、

    x ∈ X i

    また、ある実数 b が存在して、

    f i b = x

    また、 ある 実数 a が存在して

    f a = i

    よって、

    f f a b = x h a , h = x

    ゆえに、 h は全射である。

    以上より h は全単射 である。

    よって、

    ℝ × ℝ , U i ∈ I X i

    は対等で、

    ℝ × ℝ , ℝ

    は対等なので、 実数全体の集合と

    U i ∈ I X i

    は対等である。

    ある I の元 i、 j が存在して、

    i ≠ j , X i ∩ X j ≠ ϕ

    の場合、 上記の場合より、単射の存在を考えれば

    card U i ∈ I X i ≤ card R

    また、 問題の仮定より、

    card X i = card ℝ i ∈ I

    なので、

    card ℝ ≤ card U i ∈ I X i

    よって、

    card ℝ = card U i ∈ I X i

    である。

    (証明終)

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