Autor Tema: Duda: conjunto de los naturales y el axioma del infinito

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03 Marzo, 2024, 06:56 pm
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RDC

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Entiendo que el axioma del infinito dice, sencillamente, que los conjuntos infinitos existen. ¿por qué motivo se toma por válido?


Tengo mis dudas al respecto, en especial si nos centramos en el conjunto de los naturales. A ver cómo lo veis:

Los números naturales, como elementos, se pueden agrupar en conjuntos finitos. Por ejemplo, podemos formar el conjunto \( A_5=\left\{{1,2,3,4,5}\right\} \).

Estamos ante un objeto muy bien definido, sin problemas, y que nos muestra una peculiaridad única:

Su tamaño o cardinalidad viene determinada, siempre, por su elemento mayor:

\( Card(A_5)=5 \)

Esto es así para todos los conjuntos de este tipo \( A_n=\left\{{1,2,3,...n}\right\} \), siendo \( n \) un número que cumple las propiedades de los naturales.

Por tanto, podemos decir que:

\( Card (A_n)=n \)

Pero al tratar con estos conjuntos \( A_n \) se observa algo más muy peculiar de ellos:

Que para cada \( A_n\rightarrow{B_n=\left\{{n}\right\}}, B_n\subseteq{A_n} \)

Así pues.
\( A_5=\left\{{1,2,3,4,5}\right\} \)
\( Card(A_5)=5 \)
\( B_5=\left\{{5}\right\} \)

Con lo cual podemos decir que:
\( Card(A_5)=B_5=\left\{{5}\right\} \)

Vemos que para cualquier \( A_n \) no hay problema con ello, el númeor de elementos de \( A_n \) es igual a su elemento mayor.

Sin embargo, cuando aplicamos el axioma del infinito para admitir la existencia de un conjunto que agruparía, supuestamente, a todos los números naturales (como si esta idea tuviera sentido) nos encontramos con algo que parece paradójico:

El conjunto de todos los números naturales no tiene un número natural de elementos, aunque todos sus elementos son, precisamente, números naturales.

Siendo el conjunto de todos los naturales \( \Bbb N=\left\{{1,2,3,4,...}\right\} \) tenemos que:

\( Card(\Bbb N)=B_0=\emptyset \)

¿Cómo se soluciona esta paradoja?

¿Realmente se puede defender el axioma del infinito, no como algo útil (que está claro que ha sido útil), sino lógico y coherente?

Un saludo
Nunca nadie comprende nada exactamente de la misma manera

03 Marzo, 2024, 07:33 pm
Respuesta #1

sugata

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¿Cómo llegas a que el cardinal es vacío?
Yo de ahí iría a
\( B_{\infty} = \infty \)
No puede ser B sub cero ya que empiezas a contar en 1.   

04 Marzo, 2024, 09:38 am
Respuesta #2

Luis Fuentes

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Hola

Sin embargo, cuando aplicamos el axioma del infinito para admitir la existencia de un conjunto que agruparía, supuestamente, a todos los números naturales (como si esta idea tuviera sentido) nos encontramos con algo que parece paradójico:

El conjunto de todos los números naturales no tiene un número natural de elementos, aunque todos sus elementos son, precisamente, números naturales.

Siendo el conjunto de todos los naturales \( \Bbb N=\left\{{1,2,3,4,...}\right\} \) tenemos que:

\( Card(\Bbb N)=B_0=\emptyset \)

¿Cómo se soluciona esta paradoja?

En realidad el concepto de paradoja en matemáticas es subjetivo; clásicamente se llaman paradojas en matemáticas a propiedades que resultan chocante o contraintuitivas. En algunas ocasiones son fruto de que el lenguaje matemático de la época no era suficientemente riguroso; en otra simplemente, hacen ver que uno no puede guiarse por ideas preconcebidas basadas en concepciones erróneas o imprecisas de algunos conceptos matemáticos.

En este caso, yo no veo ninguna paradoja. No veo nada contraintuitivo ahí. No te discutiré si tu si lo ves, como digo no deja de ser algo subjetivo.

En primer lugar si tomas \( A=\{12,22\} \) ya tienes un subconjunto de naturales donde el cardinal no corresponde con su elemento mayor. ¿Y...?

Por otro lado si defines \( \infty=card(\Bbb N) \) puedes definir el conjunto \( \Bbb N^*=\Bbb N\cup \{\infty\} \) que tiene como elemento a cualquier posible cardinal de cualquier subconjunto de \( \Bbb N^* \).

Saludos.

04 Marzo, 2024, 09:45 am
Respuesta #3

RDC

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¿Cómo llegas a que el cardinal es vacío?
Yo de ahí iría a
\( B_{\infty} = \infty \)
No puede ser B sub cero ya que empiezas a contar en 1.

Hola sugata. Seguramente lo he expresado mal. La idea es la siguiente y diría que sólo se puede aplicar para conjuntos finitos de naturales del tipo \( A_n=\left\{{1,2,3,...,n}\right\} \)

Cada uno de estos conjuntos tiene por tamaño su elemento más grande, n, el cual es un subconjunto del propio conjunto $$A_n$$. y lo podemos llamar $$B_n=\left\{{n}\right\}$$. Del mismo modo que $$\emptyset$$ también es uno de sus subconjuntos, acaso $$B_0=\emptyset$$.

Entonces, de algún modo el cardinal de $$A_n$$ siempre será un subconjunto $$B_n$$, excepto si lo llevamos al infinito, que obtenemos entonces el conjunto de todos los naturales, $$\Bbb N$$.

En este caso el cardinal de $$\Bbb N$$ no puede ser un natural con lo cual podemos decir que es $$B_0$$, es decir, el conjunto vacío, dado que no podemos expresar su tamaño mediante ningún número natural, n, aunque $$\Bbb N$$ sea, exclusivamente, la serie de todos los naturales. 

Así pues, tenemos que el conjunto de los naturales es mayor que cualquier número natural, aunque sólo contiene números naturales y ellos conforman, precisamente, su tamaño. Y esto es así porque en tal conjunto no existe ningún n (nº natural mayor). Pero ello genera, entiendo, esta posible paradoja: que el conjunto de todos los naturales sea mayor que todos los naturales, con lo cual no hay ningún natural que pueda expresar su tamaño. Por tanto, ¿será $$\Bbb N$$ un conjunto incontable o no listable o no numerable?

En fin, no sé si me he explicado mejor.


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04 Marzo, 2024, 10:03 am
Respuesta #4

RDC

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Hola

Sin embargo, cuando aplicamos el axioma del infinito para admitir la existencia de un conjunto que agruparía, supuestamente, a todos los números naturales (como si esta idea tuviera sentido) nos encontramos con algo que parece paradójico:

El conjunto de todos los números naturales no tiene un número natural de elementos, aunque todos sus elementos son, precisamente, números naturales.

Siendo el conjunto de todos los naturales \( \Bbb N=\left\{{1,2,3,4,...}\right\} \) tenemos que:

\( Card(\Bbb N)=B_0=\emptyset \)

¿Cómo se soluciona esta paradoja?

En realidad el concepto de paradoja en matemáticas es subjetivo; clásicamente se llaman paradojas en matemáticas a propiedades que resultan chocante o contraintuitivas. En algunas ocasiones son fruto de que el lenguaje matemático de la época no era suficientemente riguroso; en otra simplemente, hacen ver que uno no puede guiarse por ideas preconcebidas basadas en concepciones erróneas o imprecisas de algunos conceptos matemáticos.

En este caso, yo no veo ninguna paradoja. No veo nada contraintuitivo ahí. No te discutiré si tu si lo ves, como digo no deja de ser algo subjetivo.

En primer lugar si tomas \( A=\{12,22\} \) ya tienes un subconjunto de naturales donde el cardinal no corresponde con su elemento mayor. ¿Y...?

Por otro lado si defines \( \infty=card(\Bbb N) \) puedes definir el conjunto \( \Bbb N^*=\Bbb N\cup \{\infty\} \) que tiene como elemento a cualquier posible cardinal de cualquier subconjunto de \( \Bbb N^* \).

Saludos.

Hola Luis,

está claro que podemos hacer muchos conjuntos diferentes empleando sólo naturales, como el que indicas. Ahora bien, si nos centramos en la siguiente construcción específica $$A_n=\left\{{1,2,3,...,n}\right\}$$, vemos que el tamaño de este conjunto viene dado por su elemento mayor, n. Y esto es característico de este tipo concreto de conjuntos de naturales.

Por tanto tenemos:
$$A_0=\emptyset$$
$$A_1=\left\{{1}\right\}$$
$$A_2=\left\{{1,2}\right\}$$
$$A_3=\left\{{1,2,3}\right\}$$

La cuestión es que si iteramos esta secuencia de forma indefinida consideramos que al infinito encontramos el conjunto de todos los números naturales $$\Bbb N$$.

El problema que le veo es que este conjunto, que es fruto de la iteración indefinida de $$A_n$$, a diferencia de todos los $$A_n$$ finitos, no tiene por tamaño un número natural, aunque está formado íntegramente por número naturales que van pautando su tamaño.

Esto nos lleva a entender que el conjunto de  todos los naturales es mayor que cualquier natural, aunque sólo contenga naturales.

Por cierto, interesante esto que dices que lo contradictorio es bastante subjetivo.

un saludo



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04 Marzo, 2024, 10:13 am
Respuesta #5

Luis Fuentes

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Hola

El problema que le veo es que este conjunto, que es fruto de la iteración indefinida de $$A_n$$, a diferencia de todos los $$A_n$$ finitos, no tiene por tamaño un número natural, aunque está formado íntegramente por número naturales que van pautando su tamaño.

¿Y dónde está el problema?.

Citar
Esto nos lleva a entender que el conjunto de  todos los naturales es mayor que cualquier natural, aunque sólo contenga naturales.

El cardinal de un conjunto infinito es mayor que el de cualquier conjunto finito; es decir no puede ser representado por un número natural (que corresponden a cardinales de conjunto finito). ¿Dónde está el problema?

Como te dije si para ti eso es un problema añade un elemento a los naturales llamado infinito y ya tienes un elemento en los naturales con el que puedes denotar el cardinal de cualquier subconjunto del mismo.

Citar
Por cierto, interesante esto que dices que lo contradictorio es bastante subjetivo.

No he dicho eso. He hablado de "paradójico"; de lo que se entiende por paradoja en matemáticas. NADA que ver con contradictorio. Dos proposiciones contradictorias son aquellas que no pueden tener simultáneamente el mismo valor de verdad. Eso si es objetivo \( x>2 \) es contradictorio con \( x<2 \).

Saludos

04 Marzo, 2024, 10:27 am
Respuesta #6

RDC

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Hola

El problema que le veo es que este conjunto, que es fruto de la iteración indefinida de $$A_n$$, a diferencia de todos los $$A_n$$ finitos, no tiene por tamaño un número natural, aunque está formado íntegramente por número naturales que van pautando su tamaño.

¿Y dónde está el problema?.

Citar
Esto nos lleva a entender que el conjunto de  todos los naturales es mayor que cualquier natural, aunque sólo contenga naturales.

El cardinal de un conjunto infinito es mayor que el de cualquier conjunto finito; es decir no puede ser representado por un número natural (que corresponden a cardinales de conjunto finito). ¿Dónde está el problema?

Como te dije si para ti eso es un problema añade un elemento a los naturales llamado infinito y ya tienes un elemento en los naturales con el que puedes denotar el cardinal de cualquier subconjunto del mismo.

Citar
Por cierto, interesante esto que dices que lo contradictorio es bastante subjetivo.

No he dicho eso. He hablado de "paradójico"; de lo que se entiende por paradoja en matemáticas. NADA que ver con contradictorio. Dos proposiciones contradictorias son aquellas que no pueden tener simultáneamente el mismo valor de verdad. Eso si es objetivo \( x>2 \) es contradictorio con \( x<2 \).

Saludos

También va para sugata. A ver como lo veis.

Cuando decimos que $$\Bbb N$$ tiene infinitos elementos, simplemente estamos diciendo que no tiene un elemento último $$n$$. Y la contradicción estaría en considerar que $$\Bbb N$$, al ser infinito, tiene más elementos de los que tiene, que son todos naturales.

Por tanto, ¿no sería más lógico decir que $$\Bbb N$$ no tiene tamaño, simplemente porque no hay un $$n$$ último que lo dote de tamaño? ¿Y si no tiene tamaño podemos decir que no existe como conjunto propiamente, dado que es el conjunto vacío sin más, negando, así, el axioma del infinito?

Un saludo

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04 Marzo, 2024, 10:35 am
Respuesta #7

sugata

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Pero es que el conjunto vacío se define como un conjunto que no tiene elementos, así que no puede ser cardinal de \( \mathbb{N} \) que si tiene elementos.
Dices que no tiene tamaño y eso es falso por tener al menos un elemento.
Otra cosa que es que no puedas definir su tamaño con un numero natural.
Cuando un conjunto no tiene fin, su cardinal es infinito.
Infinito solo es una forma de decir que no se puede medir su tamaño, al igual que vacío es una forma de decir que no tiene elementos.

04 Marzo, 2024, 05:19 pm
Respuesta #8

Luis Fuentes

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Hola

Cuando decimos que $$\Bbb N$$ tiene infinitos elementos, simplemente estamos diciendo que no tiene un elemento último $$n$$. Y la contradicción estaría en considerar que $$\Bbb N$$, al ser infinito, tiene más elementos de los que tiene, que son todos naturales.

Estas obligando a que un conjunto (o ciertos conjuntos) tengan que tener entre sus elementos el símbolo que hemos elegido para representar su cardinal. ¿Por qué habría de ser así?. No hay ninguna contradicción ahí. Es simplemente una cosa que a ti parece que te gustaría que pasara y no pasa. Pero eso no es propio de los conjuntos infinitos. Ya te dije que \( \{12,1421\} \) no tiene entre sus elementos el símbolo que habitualmente usamos para definir el cardinal dos.

Además, y no has contestado, te dije que eso sería fácilmente subsanable añadiendo a los naturales el símbolo \( \infty \) como un número mayor que todos los demás.

Entonces tendrías:

\( A_1=\{1\} \)
\( A_2=\{1,2\} \) (todos los números del \( 1 \) al  \( 2 \) ambos incluidos)
\( A_3=\{1,2,3\} \) (todos los números del \( 1 \) al  \( 3 \) ambos incluidos)

\( A_{\infty}=\{1,2,3,\ldots,\infty\} \)(todos los números del \( 1 \) al  \( \infty \) ambos incluidos)

Y todos cumplen eso que te gusta tanto de que su último elemento coincide con su cardinal.

Me parece que pones el foco en algo muy anecdótico.

Realmente lo chocante (concepto subjetivo) de un conjunto infinito, en todo caso, es que pueda ser biyectivo con un subconjunto propio. Que sea tan "grande" el conjunto de pares como el de todos los números naturales.

Citar
Por tanto, ¿no sería más lógico decir que $$\Bbb N$$ no tiene tamaño, simplemente porque no hay un $$n$$ último que lo dote de tamaño?

Para mi, no en absoluto, por los motivos que te he expuesto.

Citar
¿Y si no tiene tamaño podemos decir que no existe como conjunto propiamente, dado que es el conjunto vacío sin más, negando, así, el axioma del infinito?

Si tu no quieres admitir conjuntos infinitos eso ya es cosa tuya. Al final uno admite los axiomas que quiere, a riesgo de "quedarse solo" y de perderse muchas cosas. Pero desde mi punto de vista estás dando razones poco sólidas.

Saludos.

04 Marzo, 2024, 09:12 pm
Respuesta #9

RDC

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Hola

Cuando decimos que $$\Bbb N$$ tiene infinitos elementos, simplemente estamos diciendo que no tiene un elemento último $$n$$. Y la contradicción estaría en considerar que $$\Bbb N$$, al ser infinito, tiene más elementos de los que tiene, que son todos naturales.

Estas obligando a que un conjunto (o ciertos conjuntos) tengan que tener entre sus elementos el símbolo que hemos elegido para representar su cardinal. ¿Por qué habría de ser así?. No hay ninguna contradicción ahí. Es simplemente una cosa que a ti parece que te gustaría que pasara y no pasa. Pero eso no es propio de los conjuntos infinitos. Ya te dije que \( \{12,1421\} \) no tiene entre sus elementos el símbolo que habitualmente usamos para definir el cardinal dos.


hola Luis.

mmm... no entiendo muy bien a qué viene discutir que el conjunto \( \{12,1421\} \) tiene o no tiene el 2. Des del principio me centro en los conjuntos del tipo \( A_n=\left\{{1,2,3,...,n}\right\} \).

Y me centro en este tipo específico de conjuntos porque precisamente en ellos se constata que su elemento más grande, $$n$$, siempre es, precisamente, su cardinal, con lo cual si vamos tomando $$n$$ cada vez más grandes hasta decidir que ya no existe un $$n$$ porque queremos indicar q el conjunto no termina nunca, entonces no existe un cardinal para tal conjunto.

Ciertamente podemos decir, entonces, que el cardinal es infinito, pero eso sólo significa que no hay cardinal, es decir, que no hay un último número que le dé tamaño y finitud al conjunto.

Ahora bien, si de esta idea, que acepto sin problemas, hacemos un salto lógico y pasamos a afirmar que para este conjunto que carece de un último elemento natural sí existe cardinal, pero tal cardinal ya no es ningún natural sino un tipo de número muy superior a los naturales, entonces estamos diciendo, no sólo que su cardinal no es ninguno de sus propios elementos, sino que será mucho mayor que cualquiera de sus elementos.

Por tanto, entiendo, eso indica que ese conjunto tiene más elementos de los que tiene, es decir, ese conjunto tiene un número de elementos mayor que cualquier número natural. Sin embargo, sólo tiene naturales -todos los naturales posibles. ¿Me equivoco?

En tal sentido, pues, ello nos lleva a considerar que un conjunto tiene un número mayor de elementos de los que tiene. Y, ¿no es eso contradictorio?

Ya comenté una forma de entender acaso eso hace meses atrás, y era precisamente la que has dicho tu: nos inventamos un número supranatural, acaso el infinito natural, y listo. Si te acuerdas, propuse la existencia, dentro de los naturales, de números supranaturales. Estos se podrían representar como números naturales de infinitas cifras (incluso abrí un hilo al respecto).

Sin embargo, por aquel entonces me lo criticaste diciendo que esos números, vale, pero que no eran naturales, porque estaba muy bien definido lo que son los naturales. Para empezar, siempre son números finitos.

Por tanto, entiendo q esta opción que ahora propones no vale cuando hacemos frente a esta contradicción de considerar que un conjunto, como el de los naturales, tenga más elementos de los que tiene. ¿Qué hacemos entonces?

Es lo que planteo aquí.

Citar
Además, y no has contestado, te dije que eso sería fácilmente subsanable añadiendo a los naturales el símbolo \( \infty \) como un número mayor que todos los demás.

Es que no le di importancia, la verdad, porque no me parece una cuestión de símbolos como he comentado antes.

El símbolo \( \infty \) no significa, de por sí, que estemos algo más grande de lo normal (en este caso ante algo mayor que cualquier número natural), simplemente significa que estamos ante algo no tiene límite, ni fin, en este caso, no tiene un número natural que sea "el último y el mayor". Nada más. ¿No estás de acuerdo?

Por tanto, cuando dices:
Citar

\( A_1=\{1\} \)
\( A_2=\{1,2\} \) (todos los números del \( 1 \) al  \( 2 \) ambos incluidos)
\( A_3=\{1,2,3\} \) (todos los números del \( 1 \) al  \( 3 \) ambos incluidos)

\( A_{\infty}=\{1,2,3,\ldots,\infty\} \)(todos los números del \( 1 \) al  \( \infty \) ambos incluidos)

Y todos cumplen eso que te gusta tanto de que su último elemento coincide con su cardinal.

pues, no tengo ningún problema en escribirlo, pero como ya he dicho no veo que eso indique que escribiendo  \( A_\infty=\{1,2,3,\infty\} \) se esté realmente diciendo que este conjunto tenga un número de elementos mayor que cualquier conjunto \( A_n \), siendo, $$n$$, un natural. Porque, como ya he dicho, si así fuera entonces el conjunto de todos los naturales tendría un número de elementos mayor que todos los naturales, cosa que no puede ser porque sólo tiene los naturales. 

Citar

Me parece que pones el foco en algo muy anecdótico.

Realmente lo chocante (concepto subjetivo) de un conjunto infinito, en todo caso, es que pueda ser biyectivo con un subconjunto propio. Que sea tan "grande" el conjunto de pares como el de todos los números naturales.
ESo lo interrpeto de otra forma





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