Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Mathematische Unterhaltungen: Rationale Zahlen zählen

Mengentheoretisch gesehen gibt es nicht mehr Brüche als natürliche Zahlen - eine der zahlreichen Tatsachen über unendliche Mengen, die der Intuition ins Gesicht schlagen. Wenn man die Abzählung der ra­tionalen Zahlen geschickt gestaltet, kommen interessante geometrische Zusammen­hänge zu Tage, auch zur Gestalt der Mandelbrot-Menge.
Zahlen

Wie häkelt man einen unendlichen Topflappen? Jedenfalls nicht eine Reihe nach der anderen, so wie es üblich ist. Man würde ja schon mit der ersten Reihe nicht fertig, bevor man die zweite überhaupt angefangen hat.

Vielmehr muss man diagonal häkeln. Das heißt, man lässt den Topflappen in Gedanken schräg nach unten hängen, wie sein echtes Vorbild an der Schlaufe, und häkelt dann horizontale Reihen: eine sehr kurze aus einer einzigen Masche, die nächste aus zwei Maschen und so weiter.

Auf die Dauer entsteht ein immer größer werdender dreieckiger Lappen, und seinem Wachstum nach unten sind keine Grenzen gesetzt. Man kann mit einem einzigen – unendlich langen – Faden eine ganze – unendlich große – Fläche mit Maschen bedecken.

Selbstverständlich steht dahinter nicht das Ziel, einen unendlich großen Kochtopf, was immer das sein mag, verletzungsfrei anzufassen und zu transportieren. Vielmehr ist das Häkelrezept die Beweisidee für einen ehrwürdigen mathematischen Satz: Die Menge der rationalen Zahlen ist abzählbar. Es gibt gewissermaßen genauso viele Brüche mit natürlichen Zahlen im Zähler und im Nenner wie natürliche Zahlen überhaupt.

Ebenso klassisch wie der Satz ist die Verstörung, die er auslöst …

Erratum

Auf der Achsenbeschriftung des Aufmachers müsste es unter den orangen Kreisen richtigerweise heißen: 1/5, 2/5, 3/5 und so weiter. Zudem beträgt der Radius 1/(2q2) und nicht 1/(q2)

Die kreisähnlichen Auswüchse der Mandelbrot-Menge sind zwar in der Tat so angeordnet wie die Ford-Kreise, aber nicht so groß – in keinem Maßstab. Man kann sich das Intervall von 0 bis 1 um die zentrale Kardioide aufgewickelt vorstellen, aber es ist gleichsam nicht gleichmäßig strammgezogen. In der Nähe der Punkte 0 und 1 ist das Gummi weniger stramm, und die zugehörigen Kreise sind entsprechend kleiner. Für nahe benachbarte Kreise sind zumindest die Größenverhältnisse ungefähr korrekt.

Kennen Sie schon …

Spektrum - Die Woche – Die Macht der Gute-Nacht-Geschichte

Vorlesen fördert nicht nur das Buchstabenverständnis, es ist sogar ein wichtiger Grundstein für die soziale Entwicklung. Was die Gute-Nacht-Geschichte alles bewirken kann, lesen Sie in der aktuellen »Woche«. Außerdem: Die Écalle-Theorie bringt endliche Antworten auf unendlich scheinende Fragen.

Spektrum Kompakt – Pi ist überall - Die fabelhafte Welt der Mathematik

Häufiger als man denkt, schleicht sie sich in unseren Alltag ein: Die Kreiszahl Pi spielt nicht nur eine Rolle bei runden Flächeninhalten, sondern auch bei Lebenssimulationen, Streichhölzern oder Billardspielen - und obwohl sie seit jeher fasziniert, wirft ihr Vorkommen noch immer Fragen auf.

Spektrum - Die Woche – Auf ewig Postdoc

Sie hangeln sich von Vertrag zu Vertrag, pendeln von Kontinent zu Kontinent. Kein Wunder, dass Postdoc-Beschäftigte zunehmend unzufrieden mit ihren Lebensverhältnissen sind. Außerdem stellen wir in dieser Ausgabe die ersten Bilder von Euclid vor und fühlen de Kategorientheorie auf den Zahn.

Schreiben Sie uns!

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Zuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Zuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmende sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Zuschriften können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

  • Quellen

Aigner, M., Ziegler, G.: Das Buch der Beweise. 5. Auflage, Springer, Berlin 2018

Calkin, N., Wilf, H. S.: Recounting the rationals. The American Mathematical Monthly 107, 2000

Glasby, S. P.: Enumerating the rationals from left to right. The American Mathematical Monthly 118, 2011

Malter, A. et al.: New looks at old number theory. The American Mathematical Monthly 120, 2013

Tou, E. R.: The farey sequence. From fractions to fractals. Math Horizons 24, 2017

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.