Jag gillar lördagar. Man får först sova ut och kan sedan ägna förmiddagen åt att dricka kaffe och uppdatera sig. Läsa nyheter och bloggar man inte hunnit läsa under veckan och kanske se något tv-program man missat. Man har det väldigt trevligt för det mesta.
Därför tänker jag inte förstöra den trevliga känslan genom att skriva om något allvarligt. När jag letade inspiration till dagens inlägg fastnade jag speciellt för en artikel i Piteå-Tidningen om hur man försöker utveckla matematikundervisningen i Piteå: Matematiken ska bli mer konkret. Jag blev därför inspirerad till att testa mina läsares förmåga att tänka abstrakt, och vad är mer abstrakt än oändligheten?
Att det finns oändligt många heltal tror jag att alla kan acceptera. Tar man ett stort tal så kan man alltid få ett ännu större genom att addera 1, och alltså tar aldrig heltalen slut. De är oändligt många. Frågan är nu: hur många är ”oändligt många”?
Låt oss börja med att jämföra antalet positiva heltal med totala antalet heltal (positiva, negativa och 0). Båda mängderna är oändligt stora, och det visar sig att de också är lika stora. Detta ser man genom att man kan para ihop dem ett och ett:
0 -1 1 -2 2 -3 …
1 2 3 4 5 6 …
Alltså, för varje heltal, finns ett positivt heltal. De är lika många, trots att de positiva heltalen ingår i mängden av alla hela tal.
Frågan är nu, finns det någon större oändlighet? Svaret är att det finns oändligt många större oändligheter, men vi nöjer oss med ett exempel: de reella talen.
De reella talen är mängden av alla hela tal, alla rationella tal (de tal som kan skrivas som kvoten mellan två heltal) och alla irrationella tal. Exempel på irrationella tal är roten ur två och pi, alltså tal med oändliga decimalutvecklingar (redan här börjar det bli ganska abstrakt, för accepterar man ett oändligt antal decimaler följer det att 0.999999…=1).
De reella talen är uppenbarligen oändligt många, och det visar sig att de också är fler än antalet heltal. Det kan man visa genom att demonstrera att de reella talen inte kan paras ihop ett och ett med heltalen. Ett klassiskt bevis är Cantors diagonalargument. Det är ganska enkelt, men man kan ändå få fundera ett bra tag innan man förstår det. Man börjar med att anta att de reella talen är lika många som heltalen. Om det vore sant, kunde man räkna upp dem i en lista på följande sätt:
0.1324981734…
0.4353458778…
0.1343128848…
0.5432349849…
osv.
Hur man än skriver den här listan, visar det sig att man kan bilda ett tal som inte är uppräknat. Detta kan man se genom att först bilda talet som man får från diagonalen av decimalerna, alltså 0.1342…, och sedan ändra varje decimal. Det nya tal man får kommer att skilja sig på minst en plats från varje annat tal i listan, och alltså kan man inte räkna upp de reella talen. De reella talen är fler än antalet hela tal och vi har alltså minst två olika oändligheter.
Okej, så nu har vi alltså konstaterat att heltalen är oändligt många och de reella talen är oändligt många, men den andra oändligheten är större än den första. Det är nu vi kommer till det som ska testa er abstraktionsförmåga.
Vi har här två olika stora oändligheter. Finns det en oändlighet mellan dessa oändligheter? Alltså, för att vara mer precis: existerar det en mängd som är större än mängden av alla hela tal, men mindre än mängden av alla reella tal?
Om någon ger rätt svar innan 19:59 i kväll (20:00 ska jag se Melodifestivalen) så lovar jag att sluta skriva anonymt.