Кіріспе

Комбинаторлық математикада оң бүтін сандардың үлкен жиыны – бұл оның өзара шамалардың шексіз қосындысы жайылған жиын. Кіші жиын – оң бүтін сандардың кез келген кіші жиыны, ол үлкен емес; яғни, өзара шамаларының қосындысы жинақталған жиын. Үлкен жиындар Мюнц-Шазз теоремасында және арифметикалық прогрессиялар туралы Эрдёс болжамында кездеседі.

Мысалдар

Оң бүтін сандардың әрбір шекті жиынтығы кіші. Барлық оң бүтін сандар жиыны үлкен жиынтық болып табылады; бұл тұжырым гармоникалық қатардың дивергенциясына баламалы. Жалпы алғанда, кез келген арифметикалық прогрессия (яғни, a ≥ 1, b ≥ 1 және n = 0, 1, 2, 3, … формуласымен берілген бүтін сандар жиыны) үлкен жиынтық болып табылады. Квадрат сандар жиыны кіші (Базель проблемасын қараңыз). Сондай-ақ, куб сандар жиыны, төртінші дәрежелі сандар жиыны және т.б. кіші. Жалпы алғанда, 2-дәрежелі немесе одан жоғары дәрежелі кез келген полиномның оң бүтін сандардағы мәндерінің жиынтығы кіші жиынтық болып табылады. 2-нің {1, 2, 4, 8, …} күштерінің жиынтығы кіші, сондай-ақ кез келген геометриялық прогрессия (яғни, a ≥ 1, b ≥ 2 және n = 0, 1, 2, 3, … формуласымен берілген abn түріндегі сандар жиыны) кіші. Жақсы сандар жиыны үлкен. Егіз жақсы сандар жиыны кіші (Брун тұрақтысын қараңыз). Жақсы сандар үлкен болғанымен, жақсы сандардың дәрежелерінің жиынтығы (яғни, n ≥ 2 және p жақсы сан болатын pn түріндегі барлық сандар) кіші. Бұл қасиет аналитикалық сандар теориясында жиі қолданылады. Жалпы алғанда, толық дәрежелер жиыны кіші; тіпті қуатты сандар жиыны да кіші. Белгілі бір сан жүйесіндегі өрнектемеде белгілі бір санның болмауымен сипатталатын сандар жиыны кіші. Мысалы, ондық өрнектемесінде 7 саны жоқ бүтін сандар жиыны кіші. Мұндай қатарлар Кемпнер қатарлары деп аталады. Жоғарғы асимптотикалық тығыздығы нөлден өзгеше кез келген жиын үлкен.

Қасиеттері

Кіші жиынның кез келген ішкі жиыны кіші болады. Шекті сандағы кіші жиындардың біріктірілісі кіші, себебі екі жуысатын қатардың қосындысы да жуысатын қатар болады. (Мностволық теория терминологиясында кіші жиындар идеалды құрайды.) Кез келген кіші жиынның толықтығы үлкен. Мюнц-Сас теоремасы бойынша, жиын үлкен болады, егер және тек қана оң нақты сандардағы жабық аралықтағы үздіксіз функциялардың біркелкі норма топологиясында, осы жиынмен құрылған көпмүшелер жиыны тығыз болса. Бұл Стоун-Вейерштрасс теоремасының жалпыламасы.

Үлкен жиынтықты қамтитын ашық проблемалар

Пол Эрдош барлық үлкен жиындарда кез келген ұзындықтағы арифметикалық прогрессиялар бар деген болжам жасады. Ол дәлелдеуге 3000 доллар сыйлық ұсынды, бұл оның басқа болжамдарынан көп, тіпті бұл сыйлық ұсынысы ең төменгі жалақы заңын бұзатындай әзілдеді. Бұл мәселе әлі де шешілмеген. Кез келген жиынның үлкен немесе кішкентай екенін қалай анықтауға болады белгісіз. Осының салдарынан, үлкен екені де, кішкентай екені де белгісіз көптеген жиындар бар.