点集和数集的区别是什么,数集和数列有什么关系

#头条创作挑战赛#

老黄探究高等数学,一直要用到这几个概念,数集、点集、数列、和点列,感觉有点乱。因此,老黄要明确一下这四个概念的区别和联系,才会使高数的内容更加清晰。老黄在网上并没有找到这四个概念比较系统的介绍,甚至各家都有各家的说法,并不统一,老黄对此进行了整理,其中也难免有老黄自己一家之言,老黄和大家一样,都要学会批判接受哦。

数集、点集与数列、点列,很多人想知道它们的区别和联系

数集,简言之,就是数的集合,它是集合的一种,因此继承了集合的一切性质。具体指的是具有某种特定性质的具体的或抽象的数汇总成的集体。包含有限数集和无限数集,有界数集和无界数集。

具体的数集比如一切复数构成的集合称为复数集,还有虚数集、实数集,这是复数集的两个子集;正实数集,负实数集,非正实数集(就是负实数集和0的集合),非负实数集(则是正实数集和0的集合);无理数集和有理数集,构成实数集;分数集和整数集,构成有理数集;正整数集、自然数集,还有以2的正整数幂数集等。

以上这些都是无限且无界的数集。而由一个数字构成的集合,也是一个数集,它是有限且有界的数集。{1}也可以称为复数集,实数集,正实数集,自然数集等,这里指的是元素的性质。另外,空集也是一个数集。

数集具有如下的性质:

1、它的元素是确定的。要么属于这个数集,要么不属于这个数集,不存在既属于也不属于,或者有时属于有时不属于的情况。对于这点,老黄最近觉得有点值得怀疑,老黄更愿意相信,宏观上是有确定性的,但微观上,却是不确定的。比如一个半径无限小的邻域上的所有数所构成的数集,你就无法确定某些数,是否包含于这个数集。但由于权威说有确定性,所以老黄这里就保持有确定性的标志。

2、元素有互异性,不存在重复的元素,这点倒是勿庸置疑的。

3、元素之间并没有排序,所以有无序性。交换元素的位置,不改变集合的实质,比如{1,2}1和{2,1}是同一个数集。

点集,简言之,就是点的集合,也是集合的一种,同样有集合的一切性质。另外,点集其实还包含各种维度的点形成的集合,在没有特别指明的时候,默认点集为一维点集,就是实数轴上的点构成的集合。同样的,点集也有有限点集和无限点集之分,如果说它是有界的或是无界的,其实就与数集混为一谈了,但这种混为一谈是允许的。因为实数和数轴上的点是一一对应的。

另外,平面直角坐标系上的二维点集则与实数对一一对应;复平面上的二维点集就和复数对一一对应;极坐标平面上的二维点集和极坐标一一对应等。包括空间坐标系上的三维点集和三维坐标,也是一一对应的。如果你喜欢的话,还可以把不同维度的点混在一起研究,数学探究,应该鼓励放飞思维的翅膀。

点集的性质和数集的性质非常接近,包括位置的确定性,同样的,对微观的数学世界,老黄抱怀疑态度;坐标有互异性,相同的坐标表示同一个点;还有点的无序性。

数列,是以正整数为定义域的函数,它是一列有序的数。可以把数列看作是数集的元素按一定的顺序排列形成的,而且这些元素是可重复的。

比如复数列,因为复数并没有统一的比较大小的标准,所以这里只表示数列的性质,它是由一系列的复数按一定的顺序排列形成的。实数列,正实数列,负实数列,包括有理数列,分数列等,这些会存在一定的争论,但老黄觉得,它们有比较大小的统一标准,所以是可以自然形成数列的形式。整数列,正整数列,自然数列,由同一个常数组成的常数列等,这些就比较常见。这些数列的名称,也可以用来表示数列中各项的数的性质。

还有与各项间关系有关的等差数列,等比数列,以及一些特定的数列,如正方形数列就是完全平方数数列;立方体数列就是完全立方数数列;以及以人名命名的,斐波那契数列又称黄金分割数列,卡特兰数列等。包括所有数学家都渴望破解的质数列。以及一切可以用通项的形式表示的数列等。

但需要注意的是,不是所有数列都可以用通项公式的形式表示的。除了数字排列杂乱无章的数列,还有象实数列这种,虽然从小到大排列,却无法用通项表示的数列,只能用一个字母R来表示。

另外,数列也包含有限数列和无限数列,在没有特别指明的,且不致造成误会的情况下,通常说的“数列”指的是无限数列。另外也有有界数列和无界数列之分。而且它还可能有单调性,交错性等特性。

在与数集的对比一下。数列的项在宏观上是确定的,但在微观上是不确定的。比如,在实数列中,你无法确定第1项是什么,第n项是什么,就算是自然数列,你也无法确定在n趋于无穷大时,这个项是什么。这是老黄的说法,你也可以认为,它的项是确定的。这只是理解的问题。和数集最关键的不同是,数列是没有互异性的,它可以有重复的项,最典型的是常数列,所有的项都是一样的。而且数列的项是有序,而数集的元素是无序的。改变数列的任何项的位置,都会改变数列的实质,得到一个新的数列。

最后是点列,可以认为,点列是点集的元素按一定的顺序排列而成的,而且点列的点也是可重复的。对应的,也有一维点列,二维点列和三维点列等,默认情况下,指的是一维点列。

一维点列的所有点分布在数轴上,数轴就是点列的底,点列同样有无限点列和有限点列之分。

宏观的点,你可以确定,但微观的点,你是确定不了的。和数列一样,它的点是可重复的,甚至可以由无限相同的点构成一个点列。有些人说,点列的点不可重复,但可重复的点列,更方便高数的探究。另外,点列也是有序的。任意点的位置,发生改变,点列的实质都会随之发生改变。听起来怪怪的,不过的确是可以理解的,即点列的顺序与这些点所表示的数在数轴上的顺序,不一定相同。之所以会觉得有点难理解,是因为大家关注的更多的是x轴上的点,如果是y轴上的点,即函数表示的点列,其顺序与这些点所给示的数在数轴上顺序不同,就很好理解了。

在这四个概念的基础上,我们来看它们的映射关系,这样它们的规律对比的整齐会更好。

数集和点集是一一对应的映射关系;

数集和数列是一对多的映射关系。因为重复数集的任意元素,或者改变任何元素的位置,都会得到不同的数列;

点集和点列也是一对多的映射关系,理由同上;

最后数列和点列也有一一对应的映射关系。假如点列的点不能重复,那么数列和点列就会形成多对一的映射关系,从而造成四者的关系变得更加复杂。

回到实数的完备性的知识。我们定义,在一个数a的任一邻域内都含有数列或者点列{xn}的无限多个项或点,就称a是列数或点列{xn}的一个聚点。

与数集或点集的聚点在定义上的区别主要是,点列或数列的聚点邻域上可以包含无限个相同的项,或点,而点集或数集的聚点邻域中,只能包含无限个不同的元素。老黄这整讲的内容,就完了解释最后这句话服务的。想像一下,如果老黄不花这么多时间去厘清四者的关系,最后这个数列(点列)聚点的定义,将变得特别难理解。你觉得呢!

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