Доказывается без диагональной процедуры и без использования вложенных отрезков, что если
– натуральное число, и
не является квадратом целого числа, то
не является рациональным. Т.е. доказуемо таким образом, что существуют числа вида
, не являющиеся рациональными. Предположим отрезок континуума счётен.
Далее привожу рассуждения Кантора, которыми доказывают изоморфизм между счётными плотными множествами, и которые используем в доказательстве несчётности отрезка. Пересчитаем все элементы во внутренности отрезка, а так же пересчитаем все рациональные числа, посредством натуральных чисел. Пусть
- пересчёт точек внутренности отрезка, а
- пересчёт рациональных чисел. Тогда, сопоставим точке
число
. И образуем множества
и
. Пусть, по предположению индукции образованы множества
и
такие, что
и
, причём,
, и все элементы множества
взаимно однозначно сопоставлены элементам множества
так, что если
и
, точки
и
сопоставлены числам
соответственно, то
. Образуем множества
и
добавлением к каждому из множеств
и
одного элемента. Элемент
добавим к множеству
и получим множество
. Либо
больше всех элементов из множества
, либо меньше всех таких элементов, либо расположен между некоторыми двумя соседними элементами
и
множества
,
. Этим
и
пусть сопоставлены в множестве
элементы
и
соответственно. Поскольку, множество действительных чисел всюду плотно на отрезке, и предполагается пересчёт всех действительных чисел, то найдётся такой минимальный номер
, что число
будет либо больше всех элементов множества
, либо меньше всех таких элементов, либо расположится между точками
и
соответственно, т.е.
расположится "так же, как располагается точка
". Этот
добавляем для образования
. Таким способом будут выбраны все точки отрезка. Действительно, пусть точка
такова, что
– минимальный номер, среди не выбранных, после того, как уже образовано множество
. Этот
либо больше всех элементов
, либо меньше их всех, либо расположен между некоторыми соседними точками
и
, принадлежащими множеству
. Пусть, для определённости последнее. Тогда через конечное количество шагов нам потребуется выбрать элемент для добавления в некоторое множество
, где
, который должен расположиться между
и
, при том, что для всех номеров
, меньших, чем
, никакого элемента из множества
между точками
и
не добавлялось. В качестве добавляемого элемента и берём
, так как он имеет номер наименьший из всех возможных. В итоге, всем точкам отрезка будут взаимно однозначно сопоставлены рациональные числа так, что если
и
– точки отрезка,
, и
и
сопоставлены рациональным числам
и
соответственно, то
. Можно считать, что процесс сопоставления сводится к тому, что рациональные числа геометрически располагаются на сопоставленных им точках отрезка. Тогда сечение
, расположенное среди рациональных чисел, разместится в точке отрезка, не сопоставленной никакому рациональному числу. Противоречие.
Добавлено спустя 25 минут 4 секунды:
MaximKat писал(а):
"контрпример", где обсуждаемое было не так
в какой именно рациональной точке обсуждаемое было "не так"?
Поясняю. Конечно, после того как
AD перешёл на разрывные отображения, действительно, для рациональных точек
AD ввёл условия невыполнимые для внесения в
-окрестность соответствующего отрезка, т.е. сделал "всё так". Но как из этого извлекается, что оставшиеся не рациональные точки образуют несчётное множество? Поскольку, и на некотором счётном множестве
можно организовать такой же трюк, обозначив в качестве "множества рациональных чисел" некоторое счётное подмножество множества
.