Por que se diz que existem tantos números racionais quanto números inteiros positivos?

Este artigo centra-se na questão "Por que existem tantos números racionais quanto números inteiros positivos?" e apresenta o processo de demonstração descoberto por Cantor em 1873, que estabelece uma correspondência um-para-um entre os números racionais e os números inteiros positivos, explicando o motivo pelo qual ambos têm a mesma quantidade de elementos.

Por que se diz que existem tantos números racionais quanto números inteiros positivos?

Como todos sabem, os pontos que representam os números inteiros positivos no eixo numérico estão distribuídos de forma intercalada, e sempre é possível encontrar outro número racional entre dois números racionais, por exemplo, a sua média. Isto parece indicar que os números racionais são muito mais numerosos do que os números inteiros positivos. No entanto, os números racionais e os números inteiros positivos são igualmente numerosos. Por outras palavras, todos os números racionais podem ser colocados em correspondência um a um com os números inteiros positivos.

Este facto foi descoberto por Cantor em 1873. Ele começou por considerar todos os números racionais positivos. De acordo com a disposição apresentada abaixo, podemos estabelecer uma correspondência um a um entre todos os números racionais positivos e os números inteiros positivos. Obviamente, todos os números racionais positivos aparecem nesta matriz. Se reordenarmos sucessivamente, conforme indicado pelas setas, e eliminarmos os números que já apareceram, obteremos uma sequência infinita de todos os números racionais positivos. Assim, estabelecemos uma correspondência um a um entre o conjunto de números racionais e o conjunto de números inteiros positivos, pelo que os números racionais e os números inteiros positivos têm o mesmo número de elementos.