学习数学常常会碰到一些“莫名其妙、奇奇怪怪”的问题,比如下面这道习题:

有理数逼近无理数证明 是否存在连续函数(1)

问题很开放哦,你并不知道是否存在这样的连续函数 f 。依靠直觉判断?很多时候,直觉是数学的敌人。

怎么破?先看看如果存在这样的函数,那么会有什么样的性质呢?即,假设有连续函数 f 满足题目要求。

我们构造下列集合

有理数逼近无理数证明 是否存在连续函数(2)

可知E是 f 的值域,E1和E2分别是无理数和有理数的子集(所以两个集合不相交)。而且,

于是E是一个至多可数集。果真如此吗?

我们取x1∈Q,x2∈R\Q,记y1= f(x1),y2= f(x2)。显然

但是,f 是一个连续函数啊,连续函数,连续函数!

所以E的势与实轴的势一样,这就尴尬了!矛盾!

所以,不存在这样的连续函数 f。

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