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3/1, 1/4,6, 0, 실수 사이의 관계와 농도에 관해 알아보기로 하자.... 정수 Z를 재배열하여(Z={0, 짝수집합을 B로 잡으면 A={1, -1,-1,.. 그는 삼각함수를 연구하던 중 그러한 이론의 필요성을 절감했다..} 이다.,정수 Z={0, -1, 두 집합의 원소의 개수는 서로 같다라고 생각할 수 있기 때문에 A와B 두 집합간의 함수 f :A→B,4]의 진부분집합이 된다.. 정수 Z={. 그는 무한하거나 끝이 없다고 생각하고 마는 개념을 비교 가능한 대상으로 보고 연구했다......} 와 자연수 N={1, 정수, 양의 유리수,, 3/2,, -3/2,5, -3/1, -1/2, -3.. 이러한 생각을 바탕으로 하고 있는 집합론에 의해, 두 집합은 같은 농도를 갖는다고 정의함으로써 유한집합의 ‘개수’에 대응되는 무한집합의 ‘농도’를 도입하였다..... 홀수집합을 A,2,3,, B={2, 가산집합의 부분집합인 짝수와 홀수의 농도를 비교해보자...} 보다시피 1대1대응을 시킬 수 있기 때문에 정수와 자연수의 개수는 같음을 알 수 있다.. 집합이 되기 위해선 어떤 원소가 그 집합에 들어 있는지 들어있지  ......

 

 

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수학 집합의 개념 Up

 

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수학 집합의 개념

 

수학 집합의 개념

 

집합이란 어떤 조건에 따라 일정하게 결정되는 요소의 모임을 말하며 그 요소를 집합의 원소라고 한다. 집합이 되기 위해선 어떤 원소가 그 집합에 들어 있는지 들어있지 않은지를 식별할 수 있어야 하고 그 집합에서 두 원소를 취했을 때 두 원소가 서로 같은지, 같지 않은지를 식별할 수 있어야 한다.

집합에 관한 이론은 1895년 칸토어에 의해 창시되었다. 그는 삼각함수를 연구하던 중 그러한 이론의 필요성을 절감했다. 그는 무한하거나 끝이 없다고 생각하고 마는 개념을 비교 가능한 대상으로 보고 연구했다. 원소가 유한개일 때는 그 개수로 집합의 대소를 비교할 수 있으나 원소의 개수가 무한히 많을 때는 그럴 필요가 없다. 칸토어는 이를 위해 두 집합의 원소 사이에 일대일대응이 가능할 때, 두 집합은 같은 농도를 갖는다고 정의함으로써 유한집합의 ‘개수’에 대응되는 무한집합의 ‘농도’를 도입하였다.‘농도’를 카디날수(cardinal number)라고도 한다. 이러한 생각을 바탕으로 하고 있는 집합론에 의해, 칸토어 이전까지는 애매모호하게 취급되었던 `무한`이라는 개념이 명확하게 취급되기 시작했다. 그리고 그 결과 집합론은 오늘날 수학의 전 분야를 관통하는 중요한 이론으로 확고한 위치를 차지하게 되었다.

무한집합의 농도 개념을 예를 들면 자연수의 집합과 정수의 집합을 비교해보면 둘 다 무한하지만 농도에 차이가 나는 것을 알 수 있다. 그리고 유한집합에서 성립하는 상식 중에 ‘A가 유한집합이라고 하면 A의 진부분집합의 개수는 A의 개수보다 작다’라는 것이 있는데 이를 무한집합에는 적용할 수 없다. 예를 들어 일차함수 f(x)=4x를 생각해보면 f(x)는 1대1 대응함수이고 정의역 [0,2]는 정의역 [0,4]의 진부분집합이 된다. 하지만 [0,2]와 [0,4]는 둘 다 원소의 개수가 무한개로 같기 때문에 무한집합에서는 개수가 같은 집합이 자기자신일수 밖에 없다는 상식이 적용되지 않음을 알 수 있다. 이런 개념들을 바탕으로 무한집합인 자연수, 정수, 유리수, 실수 사이의 관계와 농도에 관해 알아보기로 하자.

첫 번째로, 가산집합의 부분집합인 짝수와 홀수의 농도를 비교해보자. 홀수집합을 A, 짝수집합을 B로 잡으면 A={1,3,5,7,9,......} , B={2,4,6,8,10,......} 이다. 두 무한집합의 각각의 원소를 서로 딱 맞게 빠짐없이 한 개씩 대응 시킬 수 있다면, 두 집합의 원소의 개수는 서로 같다라고 생각할 수 있기 때문에 A와B 두 집합간의 함수 f :A→B, f(x)=x+1이 성립하여 일대일대응이 된다. 따라서 홀수의 개수와 짝수의 개수는 같고 두 집합의 농도도 같다.

두 번째로, 논의를 더 확장시켜 정수의 농도와 자연수의 농도와의 관계도 알아보자.

정수 Z={......-2, -1, 0, 1, 2,......} 와 자연수 N={1,2,3,4,......} 집합이 있다. 정수 Z를 재배열하여(Z={0, 1, -1, 2, -2,3, -3......}) 자연수 N과 비교해보면

 

N

=

{

1

2

3

4

...}

 

 

Z

=

{

0

1

-1

2

...}

보다시피 1대1대응을 시킬 수 있기 때문에 정수와 자연수의 개수는 같음을 알 수 있다.

세 번째로 , 정수의 농도와 유리수의 농도의 관계를 알아보면 유리수의 개수조차도 자연수의 개수와 같다. 정수 Z={0,1,-1,2,-2,3,-3......}와 유리수를 적당하게 재배열 한다. 유리수를 0, 양의 유리수, 음의 유리수로 일단 나누어

양의 유리수 집합 Q+={1/1, 1/2, 2/1, 1/3, 2/2, 3/1, 1/4, 2/3, 3/2, 4/1,,,,,},

음의 유리수 집합 Q-={-1/1, -1/2, -2/1, -1/3, -2/2, -3/1, -1/4, -2/3, -3/2, -4/1,.,,,,} 로 적는다.

양의 유리수 집합의 원소를 양의 정수에 대응시키고 음의 유리수 집합의 원소를 음의 정수 대응시키고 유리수집합 0을 정수집합 0에 대응시키면 유리수와

 
 
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