普通圓環的內壁與外壁所形成的數軸可以一一對應,與之等長的莫比烏斯環壁上的數軸會與普通環的一一對應嗎?
作者:由 知乎使用者IbY1Ag 發表于 繪畫時間:2020-08-31
首先,這裡不需要“長度”。
既然你對所謂圓環和莫比烏斯環的寬度沒有要求,那我就當是一個普通的圓和莫比烏斯環了。
作為一個預備知識吧,實數集是
無限集
,無限集的一個特點是,他可以構建他自己和他自己的一個
真子集
的
雙射
,也就是“
一一對應
”。
文字描述兩種比較經典的構造單位圓(因為圓的大小不重要,我總可以透過同心圓構造不同大小圓的雙射)和實數軸(直線,這部分長度也不重要,因為x和1/2x總是雙射,其餘縮放比例同理)的雙射的方法:
1。
先畫直線當實數軸,取一點,設為原點O,畫一個在O點和直線相切的單位圓。連線O和圓心,延長交圓於點A。過A和圓上任意點P作射線AP,可以和直線交於B。你可以驗證,P和B之間是雙射。
2。
和上面差不多,但是是以原點O為圓心做單位圓。
然後,選單位圓的一半,做上面類似的事,可以得到(負無窮,-1)U(1,正無窮),然後沒被選到的另一半,每個點P畫直線的垂線,交於B,顯然P到B也是雙射。把兩部分合起來,也是單位圓到直線的雙射。
圓環的內外顯然是雙射,構造法比如上面的縮放,或者同心圓。
莫比烏斯環上畫一個封閉曲線,理論上也可以雙射到單位圓。描述起來比較麻煩,不過你應該能理解。你的問題,和這個曲面是可定向(普通圓環)和不可定向(莫比烏斯環)沒關係。
這樣,你上面的幾種模型,都可以雙射到單位圓,再用上面描述的單位圓到數軸的雙射構造,就可以實現你的“一一對應”。