דווקא פירסמתי את זה בזמנו כאן,
בפורום מתמטיקה, ומישהו בשם "YYYY" או "AAAA", אינני זוכר בדיוק, פתר את זה (כלומר מצא את הרמאות) בשנייה. את החידה הזאת המצאתי בעצמי. אז ככה. ניקח את קבוצת כל המספרים הרציונליים בתחום (0,1) או [0,1], לא משנה. מכיוון שקבוצה זו כידוע ברת-מניה, נמספר באופן כלשהו את חבריה (את כל המספרים הרציונליים בתחום הנ"ל):
r_1, r_2, r_3, . . ., r_n, . . .
נבנה את הקטעים הפתוחים הבאים:
( r_1 - ε/(2^2), r_1 + ε/(2^2) ) ( r_2 - ε/(2^3), r_2 + ε/(2^3) ) ( r_3 - ε/(2^4), r_3 + ε/(2^4) ) . . . ( r_n - ε/(2^(n+1)), r_n + ε/(2^(n+1)) ) . . .
ניקח את הקבוצה A - איחוד כל הקטעים הפתוחים הנ"ל. שוב שכחתי איך קוראים לזה בעברית!
המידה של הקבוצה? או יש ביטוי אחר? אז נקרא לזה בינתיים 'מידה'. מה שברור, זה שהמידה של קבוצה, שהיא איחוד של קבוצות אחרות, קטנה או שווה לסכום המידות של אותן קבוצות. במקרה שלנו, סכום המידות של הקטעים הפתוחים הוא סכום האורכים שלהם, והוא שווה ε. כלומר, המידה של הקבוצה A קטנה או שווה ε. הקבוצה A, בתור איחוד של קבוצות פתוחות, גם היא קבוצה פתוחה. יש משפט כזה (שדרך אגב, ההוכחה שלו לא כל כך פשוטה, אבל לא המצאתי אותו מהראש - זה משפט ידוע). ובכן, לפי אותו משפט, כל קבוצה פתוחה של נקודות על ציר הישר, ניתן להציג כאיחוד של קטעים פתוחים (אינטרוָלים)
זרים. אז זה בדיוק מה שנעשה: נציג את A כאיחוד של קטעים פתוחים (אינטרוָלים) זרים. מה אפשר לומר על אינטרוָלים (קטעים פתוחים) אילו? אני טוען, שהם כולם צמודים זה לזה, כלומר יש להם קצוות משותפים (נקודות בדידוֹת "מנוקרות"). ניקח מהם שניים שכֵנים כלשהם: אחד כלשהו, ואת הסמוך ביותר אליו (משמאל או מימין, לא משנה). אחת מן השניים: הם או צמודים (כלומר יש להם גבול משותף), או אינם צמודים. אם הם אינם צמודים, משמע יש ביניהם קטע שלם, שהוא מחוץ לקבוצה A. אבל לא יכול להיות קטע שלם בו אין מספרים רציונליים! והרי הקבוצה A מכסה את כל המספרים הרציונליים! משמע, שני הקטעים (החדשים, הזרים!) חייבים להיות צמודים. משמע, הקבוצה A מכסה את כל הקטע (0,1) למעט הנקודות הבדידוֹת - הגבולות המשותפים של הקטעים החדשים, הזרים! משמע, המידה של קבוצה A לא קטנה מ-1. ועם זאת, היא (המידה של קבוצה A) קטנה מ-ε. משמע, 1<ε.