Задача:
Докажите, что множество всех конечных последовательностей действительных чисел равномощно
.
Моё решение:
Все последовательности действительных чисел разбиваются в счётное объединение множеств последовательностей длины
. Последовательность длины
можно отождествить с точкой в
-мерном пространстве. Всё пространство можно сжать в
-мерный единичный куб (применив композицию арктангенса, и перегнав
в
по каждой координате, например), а затем, стандартным способом построить биекцию из этого куба в множество бесконечных двоичных последовательностей, имеющее мощность континуум. Так мы доказали, что множество последовательностей действительных чисел длины
континуально. То есть, нам осталось доказать, что счётное объединение континуальных множеств имеет мощность континуум. Пронумеруем объединение, и
-тому континуальному множеству сопоставим отрезок
, где
. Получаем вложение в единичный квадрат на плоскости. С одной стороны, мощность квадрата континуум, с другой — объединение континуальных множеств не может иметь мощность меньше континуума, значит оно континуум, и всё доказано.
1) Верно ли рассуждение?
2) Правильно ли я понимаю, что последний переход возможен только со ссылкой на теорему Кантора-Бернштейна? Если ответ да, можно ли как-нибудь обойтись без неё? Задачка из "Начал теории множеств" и даётся она раньше теоремы, подозреваю, можно решить её как-то иначе, но не придумывается как.