正整数、负整数和零、一切整数,都可以排队编号,我们已经知道了。
那么,有理数是不是也能排队编号呢?
有理数要排队编号,比起整数来,要复杂得多。因为整数排队,可以按它们的绝对值的大小来分别前后。而有理数呢,就不同了。譬如在相邻的两个自然数2与3之间,就有无限多个有理数。如果仍旧按它们的绝对值大小来排队,是编不出号码的。
能不能想办法把有理数排队编号呢?
也有办法。下面就作一个介绍。
先看一看下面这个表:
从上面这个表,可以看出,第一行是自然数,就是分母是1,分子是自然数由小到大的分数;第二行分母是2,分子是自然数由小到大的分数;第三行以下可以依次类推。行数是无限的。这样一个表,就可以包括所有的正有理数了。
现在就可以把这个表上的所有的数排队编号了。排队编号的方法是按照下列的路线:
先从1起,向右到2,然后向左下斜行到 ,再向下到 ,再向右上斜行过 到3,又向右到4,又向左下斜行……
这样,可以经过所有表上的有理数,一个也不会漏掉。但是,这里有些有理数是重复的。如1和 , ……,实际上都是1; , , ,……等等也是重复的,实际上都是 。所以,在这个排列的表中,要把出现重复的地方去掉。这样得到的是:1,2, , ,3,4, , , , ,5……这里, 和3之间的 去掉了。 和5之间的 , , 都去掉了。这样,正有理数的排队就解决了。排队排好,编号就不成问题了。1是1号,2是2号, 是3号, 是4号,3是5号等等。
如果要把所有有理数包括正的、负的和零一起排呢?你就可以自己解决了。
你不要以为这样的排队编号,是一种消遣性质的数学游戏。在数学里,象自然数、整数、有理数这类可以把所有的数排队编号的集合,叫做“可数集合”。另一方面,象实数(包括有理数和无理数)、复数(包括实数和虚数)这样的数的集合,就不能把所有有关的数排队编号,这样的集合,叫做“不可数集合”。可数集合和不可数集合的性质和规律是有所不同的。