平面點集集與空間點集集是否等勢?

時間 2021-05-30 01:37:32

1樓:CC-ss

(我又修改了一下。修改在文末)

先說結論:平面點集和空間點集等勢,但你沒辦法用N檢視(N有限)唯一刻畫乙個幾何體。

其中需要注意的是,我們的確能建立平面到空間的雙射,但這個雙射一定不是連續的。而畫N檢視本質上是做投影,投影一定有某種連續性。——這麼說不嚴謹,但能幫助題主理解為什麼「雖然等勢但不能用N檢視描述幾何體」這件看起來有些奇怪的事。

至於嚴格舉出反例,倒也容易。注意所謂投影其實是找乙個法方向,沿著法方向打一束平行光,把幾何體打在某個垂直於法方向的平面上的過程。

——既然是平行光,那我們不妨就把所有法向量平移到「以原點為起點的向量」上來。於是,這兩個圖形便在投影下無法區分:

(左邊是空間中一些過原點的直線,每一條直線都平行於某乙個投影的方向,右邊是該圖形去掉原點。)

我想做個推廣,但我沒證出來。其他答主如果看到這個問題有什麼想法可以寫一寫哈~

拓撲學得太差,做不出來。(如果這個被證明,那麼不單單是n檢視,哪怕加上連同從不同方向做射影,站在乙個點看球極投影等等更多的變換,依舊對準確刻畫幾何體無能為力)

修改。最後提的這個問題至少對於R^2到R的對映是否定的。而R^3到R^2的情況則需要更深層次的拓撲知識了。

注意到R^2到R的連續對映把開圓盤映到開區間(從道路連通性便知),而把去心的開圓盤也映成了同乙個開區間(依舊是道路連通性)——所以,根本無法區分。

更高階的恐怕就得用同調群了。就此打住吧。

但...我還是想進一步問,因為我們知道N檢視是能「畫虛線」的——所以,如果我們加上對X求邊界這種操作,會怎樣?——好複雜呀,不想了...

再一次更新:補充乙個不平凡的例子:

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