קבוצת קנטור

בנייה לפי בסיס 3

אפשר לקבל את קבוצת קנטור אם אוספים את כל המספרים בקטע [0,1] שאפשר לכתוב אותם בבסיס 3 בלי להשתמש בספרה 1. 
בשביל להיווכח שכך מתקבלת קבוצת קנטור, נשים לב שבבסיס 3 המספר 1/3 נכתב כ-0.1 ואילו 2/3 כ-0.2. כלומר בשלב הראשון באלגוריתם האיטרטיבי המוזכר למעלה אנחנו מוחקים את כל המספרים מהצורה  ...0.1xxxxxx, מלבד אלה שבהם כל ה-x-ים הם 0 (כלומר 0.1) או כל ה-x-ים הם 2 (כלומר 0.2  = ...0.12222), ונשארים רק עם מספרים מהצורה ...0.0xxxxxx או ...0.2xxxxxx . 
יש לשים לב שגם את 1 אפשר לכתוב כ- ...0.22222 ואת 0.1 אפשר לכתוב כ ...0.02222, וכך לא להשתמש בספרה 1, ולכן שתי נקודות אלה שייכות לקבוצת קנטור.
בשלב הבא מחלקים את הקטעים [0,0.1] ו [0.2,1] לשלישים. בקטע הראשון אנחנו מוחקים את כל המספרים מהצורה ...0.01xxxxx (חוץ מאלה בהם כל ה-x-ים זהים, כלומר שני הקצוות) ונשארים עם מספרים מהצורה ...0.00xxxxx  או ...0.02xxxxx, ומהקטע השני את כל המספרים מהצורה ...0.21xxxxx, ונשארים עם מספרים מהצורה ...0.20xxxxx  או ...0.22xxxxx.
אם כן האיטרציה ה-n-ית באלגוריתם האיטרטיבי מטפלת במספרים בהם הספרה 1 הראשונה מופיעה במקום ה-n-י אחרי הנקודה (לפי בסיס 3).

בנייה רקורסיבית

אפשר לתת גם הגדרה רקורסיבית: "קבוצת קנטור היא הקבוצה המתקבלת משיבוץ עותק מוקטן של קבוצת קנטור בשליש הראשון והשליש האחרון של הקטע [0,1]". זוהי אמנם הגדרה מעגלית, אבל קל 'לתקן' אותה להגדרה מדויקת: קבוצת קנטור היא תת-הקבוצה הגדולה ביותר (ביחס להכלה) של הקטע [0,1], השווה לאיחוד של עותק מוקטן שלה בשליש הראשון, עם עותק מוקטן שלה בשליש האחרון.
על מנת לקבל את קבוצת קנטור האמיתית צריך להשתמש ברקורסיה אינסופית כאמור למעלה. אבל לכל שימוש גרפי מעשי צריך לקבוע תנאי קצה בו אחרי קבוצת קנטור בעומק מסוים של הרקורסיה תצוייר כקו עליה היא נבנית (או כשתי הנקודות בקצהו).

תכונות

קבוצת קנטור היא בעלת עוצמת הרצף, אבל אינה מכילה אף קטע פתוח, ומידת לבג שלה היא אפס. כחיתוך (בן מניה) של איחודים סופיים של קטעים סגורים, היא מהווה קבוצה סגורה. ומאחר והיא חסומה, היא גם קומפקטית. בנוסף, הפונקציה האופיינית של קבוצת קנטור אינטגרבילית רימן והאינטגרל רימן שלה שווה לאפס.

מידתה של קבוצת קנטור

קבוצת קנטור מכילה בכל שלב איטרטיבי n - י,  קטעים שאורך כל קטע כזה הוא . ולכן בכל שלב ניתן לכסות אותה על ידי אורך קטעים כנ"ל. בשלב ה-n-י של הבניה האיטרטיבית אנו מכסים את קבוצת קנטור בקטעים שסכום הארכים שלהם שווה ל- . מכיוון שסדרה זו שואפת לאפס, המידה של קבוצת קנטור היא אפס.

קבוצת קנטור היא פרקטל

קבוצת קנטור היא אבטיפוס של פרקטל. היא בעלת דמיון-עצמי מכיוון שהיא מהווה איחוד של שני עותקים של עצמה, כאשר כל עותק מכווץ בגורם שליש (כלומר: קטן פי 3) ומוזז. ממד האוסדורף של הקבוצה הוא . אפשר להשוות את המספר המתקבל לממד האוסדורף של קבוצה סופית (שהוא תמיד אפס) מחד, ולממד של קטע (קטן ככל שיהיה), שהוא תמיד 1, מאידך (ראו פירוט על ממד פרקטלי בערך ממד האוסדורף).

תכונות טופולוגיות

קבוצת קנטור יורשת את המטריקה הרגילה של הישר הממשי, וכך היא מהווה מרחב מטרי. הקבוצה סגורה בטופולוגיה המטרית של הישר הממשי, מכיוון שהמשלים שלה בקטע [0,1] הוא איחוד של קטעים פתוחים. מאחר שהקבוצה חסומה, משפט היינה בורל מבטיח שהיא קבוצה קומפקטית. מכאן נובע גם שהיא שלמה. 
אם קטע פתוח מכיל נקודה של קבוצת קנטור, אז הוא מכיל אינסוף נקודות שלה. לכן, כל נקודה בקבוצת קנטור היא נקודת הצטברות. קבוצה כזאת נקראת בטופולוגיה "קבוצה מושלמת".
קבוצת קנטור היא קבוצה דלילה (nowhere dense) שכן הפנים שלה ריק. היא לא קשירה לחלוטין כי היא לא מכילה אף קטע לא טריוויאלי (קטעים הם הקבוצות הקשירות היחידות בישר). תכונות אלה מאפיינות את קבוצת קנטור באופן מלא: כל מרחב מטרי טופולוגי מושלם שהוא לא קשיר לחלוטין, שקול מבחינה טופולוגית (כלומר, הומיאומורפי) לקבוצת קנטור. יתרה מזו, כל מרחב מטרי קומפקטי הוא תמונה רציפה של קבוצת קנטור (וראו גם פונקציית קנטור: הכללות).
משפט של בראואר מאפיין את קבוצת קנטור באופן מלא: כל מרחב האוסדורף קומפקטי בלתי קשיר לחלוטין ללא נקודות מבודדות הומיאומורפי לקבוצת קנטור. כל מכפלה בת-מניה של קבוצות סופיות (עם הטופולוגיה הדיסקרטית) הומיאומורפי לקבוצת קנטור. על פי משפט אלכסנדרוף-האוסדורף קבוצת קנטור היא המרחב המטרי הקומפקטי האוניברסלי (היינו, יש פונקציה רציפה מקבוצת קנטור על כל מרחב מטרי קומפקטי). הוכחת המשפט מתבססת על הכללה של פונקציית קנטור. עובדה זו מייצרת למשל את עקום פאנו.

קבוצת סמית-וולטרה-קנטור

במקום להוריד מכל קטע את השליש האמצעי שלו, אפשר להוריד חלק בכל גודל אחר מאמצע הקטע. אם גודל הקטע קטן משליש, אפשר לבנות קבוצה הומיאומורפית לקבוצת קנטור שמידת לבג שלה היא מספר חיובי (אך היא עדיין דלילה). הקבוצה בה מורידים מכל קטע את הרבע שלו נקראת "קבוצת סמית-וולטרה-קנטור" על שם הנרי סמית וויטו וולטרה.

אבק קנטור

אבק קנטור הוא הכללה רב-ממדית של קבוצת קנטור. ניתן להגדיר אותו כמכפלה הקרטזית של קבוצת קנטור בעצמה. כמו קבוצת קנטור, גם אבק קנטור הוא ממידה אפס.
הכללה דו-ממדית אחרת של קבוצת קנטור היא שטיח שרפינסקי, בו מתחילים עם ריבוע ומורידים ממנו את החלק האמצעי (1/9 ממנו) ומשמונת הריבועים שנותרו מורידים גם כן את האמצע, וכך עד אינסוף. הכללה דומה עבור תלת-ממד בה מורידים מכל קובייה את האמצע מכונה ספוג מנגר.