在数学中,康托尔集,由德国
数学家格奥尔格·康托尔在1883年引入(但由亨利·约翰·斯蒂芬·史密斯在1875年发现),是位于一条
线段上的一些点的
集合,具有许多显著和深刻的性质。通过考虑这个集合,康托尔和其他数学家奠定了现代
点集拓扑学的基础。虽然康托尔自己用一种一般、抽象的方法定义了这个集合,但是最常见的构造是康托尔三分点集,由去掉一条线段的中间三分之一得出。康托尔自己只附带介绍了三分点集的构造,作为一个更加一般的想法——一个无处稠密的
完备集的例子。
通过考虑这个集合,康托尔和其他数学家奠定了现代点集拓扑学的基础。虽然康托尔自己用一种一般、抽象的方法定义了这个集合,但是最常见的构造是康托尔三分点集,由去掉一条线段的中间三分之一得出。康托尔自己只附带介绍了三分点集的构造,作为一个更加一般的想法——一个无处稠密的完备集的例子。
取一条长度为1的直线段,将它三等分,去掉中间一段,留剩下两段,再将剩下的两段再分别三等分,各去掉中间一段,剩下更短的四段,……,将这样的操作一直继续下去,直至无穷,由于在不断分割舍弃过程中,所形成的线段数目越来越多,长度越来越小,在极限的情况下,得到一个离散的点集,称为康托尔点集,记为P。称为康托尔点集的
极限图形长度趋于0,线段数目趋于无穷,实际上相当于一个点集。操作n次后
康托三分集中有无穷多个点,所有的点处于非均匀分布状态。此点集具有
自相似性,其局部与整体是相似的,所以是一个分形系统。
(4)传统几何学陷入危机。用传统的几何学术语难以描述,它既不满足某些简单条件如
点的轨迹,也不是任何简单
方程的解集。其局部也同样难于描述。因为每一点附近都有大量被各种不同间隔分开的其它点存在。
康托尔集是由不断标记线段的中间三分之一而得出。首先,从
区间(0,1)中标记中间的三分之一[1/3,2/3],并选取端点1/3、2/3,留下两条线段:(0,1/3) ∪ (2/3,1)。然后,把这两条线段的中间三分之一都标记,并选取端点1/9、2/9、7/9、8/9,留下四条线段:(0,1/9) ∪ (2/9,1/3) ∪ (2/3,7/9) ∪ (8/9,1)。把这个过程一直进行下去,其中第n个集合为: