連續統

連續統

連續統是一個數學概念。當人們籠統地說:“在實數集裡實數可以連續變動”,也就可以說實數集是個連續統;更嚴格的描述需要使用序理論、拓撲學等數學工具。這裡的連續是相對於離散的概念而言的。在不討論精確的定義前,有時人們也會談到一個量可以在某範圍內連續取值,或者說該量的變化範圍是一個連續統。在數學上,連續統這一術語至少有兩種精確定義,但並不等價。另外,連續統一詞有時即指實數線或者實數集,這是較舊的叫法;見連續統假設。

簡介

連續統指連續不斷的數集,原意是為了強調實數的連續性而給實數系的另一名稱,現在的含義更廣泛了,由於實數與直線上的點一一對應,直覺上直線是連續而不斷開點,因此,把實數系稱作連續統,由於區間內的點也有類似性質,故把區間也稱作連續統、三維連續統等稱呼,例如,平面是二維連續統,空間是三維連續統。

概念

連續統在數序中的定義:與區間(0,1)對等的集合就叫做連續統,對等就是找到一個映射,使得他們之間的元素滿足一一映射。

有序集

在集合論中, 連續統是一個擁有多於一個元素的線性序集,而且其序滿足如下性質(具此性質的序稱為“稠密無洞”的):

稠密:在任意兩個元素之間存在第三個元素 ;

無洞:有上界的非空子集一定有上確界 實數集即為連續統的例子;實際上它是連續統的 原型

以下是連續統的幾個例子:

序結構與實數集同構(序同構)的集合,例如實數集裡的任何開區間 擴展的實數軸,以及序同構於它的,比如單位區間。 實的半開半閉區間如 (0,1] 等,以及其序同構。 拓撲學中有一種比實數線還要長的“長線”(en:long_line) 非標準分析中的超實數集。

連續統的基數

康托的連續統假設有時會被敘述成“在連續統的基數和自然數的基數之間不存在任何基數”,這裡的“連續統”指的是實數集;連續統的基數即特指實數集的基數。

拓撲學

在點集拓撲學中,一個連續統是指任何非空的緊緻連通度量空間(或者非空的緊緻連通豪斯多夫空間,但較少用)。

按照以上定義,一個單點集也是連續統。擁有多於一個點的連續統稱為非退化的連續統;由連通性和豪斯多夫性質,可知它一定含有無窮個點。 連續統理論即是拓撲學中研究拓撲連續統的分支。其中一個有趣的問題是 不可分解連續統的存在性:

是否存在這樣的連續統 C ,它可以寫成兩個連續統的並集,且這兩個都是 C 的真子集? 答案是肯定的,第一個例子由魯伊茲·布勞威爾給出。

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