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Cos'è l'Infinito?

|N| = |Z| = |Q| < |R|
l'infinito numerabile è strettamente minore dell'infinito non numerabile

L'infinito non è una sola cosa. Georg Cantor mostrò nel 1874 che alcuni infiniti sono genuinamente più grandi di altri. Gli interi, le frazioni e i numeri pari sono tutti ugualmente infiniti. Ma i numeri reali formano un infinito strettamente più grande, e nessun elenco potrà mai contenerli tutti.

Cantor's diagonal argument: why the reals cannot be listed
SUPPOSED COMPLETE LIST r1 = 0. 4 1 5 9 2 6... r2 = 0.7 8 2 4 3 1... r3 = 0.31 4 1 5 9... r4 = 0.271 8 2 8... r5 = 0.1415 9 2... ... (infinitely many rows) DIAGONAL d = 0.4849... Change each digit: 4→5, 8→9, 4→5, 8→9 d* = 0.5959... NOT on the list! Any list of reals is incomplete. The diagonal number differs from every row at its own position.
Sizes of infinity: a strict hierarchy
N: aleph-0 Z (integers) same size as N Q (rationals) same size as N R (reals): strictly larger uncountable: cannot be listed countable |P(N)| = |R| = 2^(aleph-0) (the continuum)

The natural numbers, integers, and rationals are all countably infinite: they can all be put in a one-to-one correspondence with each other. The real numbers are uncountably infinite: a strictly larger infinity. Between these two sizes, the Continuum Hypothesis asks whether there is anything in between.

Hilbert's Hotel: a hotel with infinitely many rooms, all full, always has room
HILBERT'S HOTEL (fully occupied) {[1,2,3,4,5,6,7].map((n, i) => `${n}`).join('')} ... New guest Solution: move guest n to room n+1. Room 1 is now free. infinity + 1 = infinity.
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Fatti chiave sull'Infinito

Cantor dimostrò nel 1874 che non tutti gli infiniti sono uguali. I numeri naturali, gli interi e i razionali sono infiniti numerabili: possono essere elencati. I numeri reali sono infiniti non numerabili: non esiste alcun elenco completo, come dimostrato dall'argomento diagonale. Il teorema di Cantor mostra che l'insieme delle parti di qualsiasi insieme ha cardinalità strettamente maggiore dell'insieme, generando una gerarchia infinita di infiniti. L'ipotesi del continuo, secondo cui non esiste infinito tra gli interi e i reali, fu dimostrata indipendente dalla teoria degli insiemi standard.

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