“האלכסון של קנטור” היא הוכחה משנת 1891 שמציגה שהמספרים הממשיים אינם בני מנייה. "בני מנייה" פירושו שאפשר לסדר את האיברים כך שניתן להתאים לכל אחד מספר טבעי. ההוכחה מראה שיש לפחות שתי עוצמות אינסופיות שונות. עוצמה היא גודל של קבוצה. עוצמת המספרים הטבעיים נקראת אלף־אפס, ועוצמת הממשיים גדולה ממנה. קנטור הראה גם שכל קבוצה אינסופית יש לה קבוצת חזקה (הקבוצה של כל התת־קבוצות), שהיא בעלת עוצמה גבוהה יותר.
פול דו בואה ריימון התחיל את המחקר בתחום. קנטור הוכיח את הטענה כבר ב־1874 בהוכחה אחרת. ההוכחה האלכסונית נותנת רעיון פשוט וברור, והרעיון של “לכסון” שימש בהמשך גם בהוכחות נוספות.
נעבוד בקטע (0,1), כלומר על כל המספרים בין 0 ל־1. לכל מספר יש פיתוח עשרוני, סדרת ספרות אינסופית אחרי הנקודה. נמנע מייצוגים שמסתיימים בסדרה אינסופית של 9, כדי שלכל מספר יהיה ייצוג יחיד. אז יש התאמה חד־חד־ערכית בין סדרות הספרות לבין המספרים בקטע.
נניח לשם היפותזה שניתן למנות את כל המספרים ברשימה r1, r2, r3, … . לכל r_n יש פיתוח עשרוני. כעת נבנה מספר חדש כך שהספרה ה־n שלו שונה מהספרה ה־n של r_n. יותר בפשטות: אם הספרה ה־n של r_n היא 0, נשים בספרה ה־n של המספר החדש את הספרה 1. אחרת נשים 0.
המספר שבנינו שונה מכל r_n במקום ה־n, ולכן אינו מופיע ברשימה. זו סתירה להנחה שהרשימה כללה את כל המספרים בקטע. לכן הקטע (0,1) איננו בן־מנייה, ומהמסקנה גם כל הישר הממשי אינו בן־מנייה.
קנטור הראה שיש יותר מספרים ממשיים מאשר מספרים טבעיים. 'יותר' כאן פירושו שיש סוגים שונים של אינסוף. יש אינסוף קטן של המספרים הטבעיים. יש אינסוף גדול של כל המספרים הממשיים.
ההרעיון נקרא אלכסון. לפני קנטור התחילו בזה חוקרים אחרים, כמו פול דו בואה ריימון. קנטור נתן דרך פשוטה להראות את זה.
נביט במספרים בין 0 ל־1. כל מספר נכתב אחרי הנקודה כסדרה של ספרות. נמחק מהשקול ייצוגים שמסתיימים בסדרה אינסופית של הספרה 9. כך לכל מספר יש ייצוג אחד.
נניח שמנסים לרשום את כל המספרים בשורה: מספר ראשון, מספר שני, מספר שלישי, וכך הלאה.
עכשיו בונים מספר חדש. בשביל המקום ה־1 בודקים את הספרה הראשונה של המספר הראשון. אם היא 0 נשים 1. אחרת נשים 0. עושים את אותו הדבר בשביל המקום השני, השלישי, וכן הלאה.
המספר החדש שונה מכל מספר ברשימה במקום כלשהו. לכן הוא לא נמצא ברשימה. זאת אומרת שלא ניתן לספור את כל המספרים בין 0 ל־1.
תגובות גולשים