∞と2^∞の違い 優しめの一般対角線論法

題:∞はそのものが無限であるのだから、∞よりも大きなものは存在するのだろうか。もしあるとすれば、2^∞とイコール関係になるのか?

正解∞<2^∞

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仮定:任意の集合Sとそのべき集合である2^Sにおいて、両者の要素がそれぞれ一対一で対応するものとする。

 

Sの要素をXとすると、それに対応する2^Sで対応する要素をΩxとする

① X ⇔ Ωx

S'を2^S内のΩxに対応しない要素、xの集合とする

② S' ⊂ 2^S

 

S'はあるxを集めた要素(xの要素のうち、Ωxに対応していないxだけを集めた)の集合である。なのでS'はSの部分集合である。

③ S'  ⊂ S

仮定から、S'に対してSの要素が一つ対応する。その要素をβとする

 

しかし、S' はβを要素として含まない。(S' にあるのはΩxに対応していないxだけであって、βはない)一対一対応していないため、この仮定は矛盾する。

 

以上から、S' に対応するβは存在しない。だから仮定は間違っており、 2^Sの要素の中にはS' に対応付けられない要素が存在するため、

 

∞<2^∞ は成り立つ!!