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Beweis Kreuzprodukt zweier Mengen abzählbar

Universität / Fachhochschule

Tags: Abbildung, abzählbar, abzählbare menge, endlich, endliche Menge, unendlich

 
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Jacke14196

Jacke14196 aktiv_icon

17:52 Uhr, 19.11.2020

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Sei A eine nichtleere endliche Menge und B eine abzählbare unendliche Menge, zeige, dass das Kartesische Produkt von A Kreuz B abzählbar unendlich ist.

Ich würde jetzt so vorgehen:

N= die Menge aller natürlichen Zahlen
L=A Kreuz B

Es muss bewiesen werden, dass die Abbildung C: N→L bijektiv ist.
Zudem gilt:

1. Die Abbildung D: B→N muss bijektiv sein, da B abzählbar unendlich ist. Also |B|=|N|

2. Die Abbildung E: A→N muss injektiv sein, da A nicht unendlich ist. Also |A|<|N|.

Jetzt weiß ich nicht mehr so recht, kann ich jetzt die Aussage mit dem Widerspruch verfahren beweisen?

Also:

Wäre C:N→L injektiv, aber nicht surjektiv, dann wäre dies ein Widerspruch zu |B|=|N|. Denn dann müsste |B|<|N| gelten. Daraus folgt C muss surjektiv sein.

Wäre C: N→L surjektiv, aber nicht injektiv, dann wäre D: B→N nicht bijektiv, weil dann |B|>|N| gelten würde. Daraus folgt C muss injektiv sein und somit bijektiv.

Kann ich das so beweisen?




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ermanus

ermanus aktiv_icon

18:54 Uhr, 19.11.2020

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Hallo,
nein, das kannst du so nicht beweisen.
Warum willst du denn hier einen Widerspruchsbeweis führen?
Das ist ganz abwegig.
Da C garnicht definiert ist, wie willst du da zeigen, dass C
bijektiv ist?
Vielmehr geht es doch darum, mit Hilfe von D ein
geeignetes bijektives C (also eine Zuordnungsvorschrift) anzugeben.
Gruß ermanus
Jacke14196

Jacke14196 aktiv_icon

21:04 Uhr, 19.11.2020

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Kannst du mir noch eine Tipp geben. Also ich weiß, dass D:B→N jedem b Element B genau ein n Element N zuordnet. Aber wie kann ich dann auf C schließen. Das ist mein Problem, weil C nicht definiert ist. Wie gehe ich da vor?
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ermanus

ermanus aktiv_icon

21:21 Uhr, 19.11.2020

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Du hast ja eine Numerierung von B, etwa b1,b2,b3,....
A sei {a1,...,an}.
c(1)=(b1,a1),c(2)=(b1,a2),,c(n)=(b1,an),c(n+1)=(b2,a1),...
Jacke14196

Jacke14196 aktiv_icon

22:31 Uhr, 19.11.2020

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Ok das Ergibt Sinn. Könnte man die Zuordnung so aufschreiben, i sei das ite Element von B und e das ete Element von A und n=|A|. Dann könnte man ja die Zuordnung
c(i,e)=(i-1)n+e. Also wenn A=|5| dann hätten b1a1 die Zuordnung c(1,1)=1. b2a5 hätte c(2,5)=10 und zb b3a2 hätte c(3,2)=12 usw. Ich kann ja dann jedem (a,b) Element A Kreuz B eine natürliche Zahl zuordnen
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ermanus

ermanus aktiv_icon

22:35 Uhr, 19.11.2020

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Ja,
diese Zuordnungsformel hatte ich auch im Sinn :-)
Jacke14196

Jacke14196 aktiv_icon

23:28 Uhr, 19.11.2020

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Ok danke. Ich würde den beweis dann so beenden, dass ich beweise, dass C eine Abbildung ist und bijektiv.

Also C ist eine Abbildung, da C für jedes (a,b) Element A Kreuz B genau eine natürliche Zahl zuordnet.

C ist injektiv, da wenn c(i1,e1)=m und c(i2,e2)=m gilt, es gelten muss das i1=i2 und e1=e2 gilt, laut der Definition von c.

C ist surjektiv, da laut der Definition von C jede natürliche Zahl ein (a,b) Element A Kreuz B zugeordnet wird. Damit ist C bijektiv zu den natürlichen Zahlen und dies bedeutet, dass A Kreuz B abzählbar unendlich ist.


Antwort
ermanus

ermanus aktiv_icon

23:49 Uhr, 19.11.2020

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Ja. Ich denke das ist OK :-)