¿Qué es la cardinalidad?

La cardinalidad es la forma formal de decir “¿cuántos?”.

Ves tres autos, tres manzanas y tres estrellas, e intuitivamente sabes que hay tantos autos como manzanas como estrellas.

Si ve 47 autos, 47 manzanas y 47 estrellas, no está tan claro, pero aún puede hacerlo a mano, simplemente tome un automóvil, una manzana y una estrella, enjuague y repita; si te quedas sin estrellas antes de quedarte sin manzanas, dirías que hay menos estrellas que manzanas.

O bien, puede contar las manzanas, eso es exactamente lo mismo, pero en lugar de sacar una manzana y una estrella, toma una manzana y un “conteo ideal” de los “números ideales”. Tan pronto como termines las manzanas, sabrás cuántas cuentas has contado.

Hay un truco con infinitos, en el que con 47 autos, serán 47 ya sea que los cuentes del más largo al más corto, del más antiguo al más nuevo, del más blanco al más oscuro. No es el caso con los infinitos, ya que, dependiendo del orden, puede quedarse sin “conteos” antes de haber terminado; e incluso si estás contando lo mismo de dos maneras diferentes.

Tome los números naturales (enteros de 0 hacia arriba). En el lado izquierdo los cuentas en orden; en el lado derecho los cuentas a partir de 1 en adelante, pero dejando 0 para “después”. Si eres un súper ser capaz de contar más y más rápido, terminarás el lado izquierdo, todos los números han sido contados, pero en el lado derecho aún tienes tu 0. ¿Entonces los números naturales son más que ellos mismos? ?

Entonces, la diferencia fundamental entre conjuntos finitos e infinitos es que incluso si dos conjuntos tienen el mismo tamaño, dependiendo del orden puede contar uno como más grande o más pequeño que el otro. De hecho, esta es una de las definiciones propuestas de infinito 🙂

Sin embargo, puede resolver esta aparente paradoja, encontrando al menos una forma de contar los dos conjuntos y cubrir ambos conjuntos por completo.

Entonces, la cardinalidad de un conjunto es la “cantidad” de elementos que contiene el conjunto, que se define mediante el proceso anterior. Cada conjunto tiene una cardinalidad, incluso si a veces diferentes cardinalidades pueden no ser “más grandes” o “más pequeñas” que otras. Puedes ver el concepto de “3” como el 3-ity “completo”, todos los “conjuntos de 3 X” de lo que esté compuesto. Por lo tanto, cualquier otro conjunto tiene su cardinalidad, porque al menos ese conjunto está en esa “totalidad”.

Nota : Estoy usando “contar” en un significado muy laxo, un conjunto más grande no puede agotarse contando, porque son incontables . Aún así, puede encontrar correspondencias entre incontables conjuntos, que no omiten ninguno de sus elementos. También la mayoría de las palabras aquí son informales. Estoy tratando de ser legible por el mayor conjunto posible de lectores.

La cardinalidad es una palabra elegante / generalización del concepto de qué número de elementos hay en un conjunto. Cualquier conjunto [math] A [/ math] tiene una y solo una cardinalidad, lo que significa que existe una biyección * / emparejamiento entre algún conjunto llamado cardinal y [math] A [/ math].

Los conjuntos cardinales son un subconjunto de los ordinales, que es una construcción de conjuntos utilizados para enumerar cosas. Comienza en 1,2,3, … y continúa a través de los números naturales y luego llega a [math] \ omega [/ math], el primer ordinal infinito, y más allá. Un cardenal es el primer ordinal que tiene su cardinalidad o tamaño particular.

Para ordinales finitos, cada ordinal es un cardenal. Ningún número [math] n [/ math] tiene el mismo tamaño que un número menor que [math] n [/ math]. Sin embargo, [math] \ omega [/ math] tiene el mismo tamaño que [math] \ omega + 1 [/ math] (infinito + 1 es el mismo infinito), y por lo tanto solo el primero es un número cardinal, y en este contexto lo llamamos [math] \ aleph_0 [/ math].

¡Es digno de mención que hay infinitos cardenales infinitos, es decir, hay infinitos tamaños diferentes de conjuntos infinitos!

* Una biyección es una forma de emparejar todos los elementos de [math] A [/ math] con elementos de un cardenal uno a uno, de modo que todos los elementos en ambos conjuntos estén exactamente en un par. Así también se realiza formalmente el conteo finito; Si tiene dos plátanos, puede elegir una biyección con el conjunto {1,2} como (plátano, 1) y (plátano, 2).

La cardinalidad de un conjunto es el número de elementos en el conjunto. Las cardinalidades de los conjuntos {}, {0}, {0,1}, … son 0, 1, 2, …. En las cabezas de matemáticos y filósofos, esto lleva a la cardinalidad de N = {0,1,2, …} (un conjunto infinito) que se denota w (debería ser omega griego en minúsculas). No llegue a la conclusión de que cada conjunto infinito tiene esta cardinalidad, w es el cardinal infinito más pequeño. Un artículo sobre aritmética transfinita, o la respuesta anterior del Sr. Fahlgren desarrollará estos conceptos.