ZF公理系统,提出者是Cantor、策梅洛,适用领域范围:
集合论。在
集合论创建的初期,
Cantor是以所谓“
朴素”的观点来看待集合的,他建立了广泛而深刻的集合理论,但是他没有明确对于已知集合,哪些操作是合法的。为了填补Cantor在理论基础上的不足,1908年
策梅洛(Zermelo)提出了比较完整的公理,这些公理指明了对集合的哪些操作是合法的。后经过弗兰克尔(Fraenkel)的完善和补充,形成了ZF公理系统。
(1)
外延公理(容积公理):一个集合完全由它的元素所决定。如果两个集合含有的元素相同,则它们是相等的。
(2)
分离公理模式:“对任意集合X和任意对X的元素有定义的逻辑谓词P(z),存在集合Y,使z∈Y 当且仅当z∈X而且P(z)为真”
(3)
配对公理:对任意a和b是对象,则存在一个集合{a,b},其仅有的元素是a和b。也就是说:我们可以用一个集合Z={X,Y}来表示任给的两个集合X,Y,称之为X与Y的无序对。
(4)
并集公理:任给一族M,存在UM(称为M的并)它的元素恰好为M中所含元素的元素。也就是说:我们可以把族M的元素的元素汇集到一起,组成一个新集合。
(5)
幂集公理(子集之集公理):对任意集合X,存在集合P(X),它的元素恰好就是X的一切子集。也就是说:存在以已知集合的一切子集为元素的集合。
(6):
无穷性公理存在归纳集。(存在一个集合,
空集是其元素,且对其任意元素x,x+=x∪{x}也是其元素)
(7)
替换公理模式(置换公理):也就是说,对于任意的函数F(x),对于任意的集合T,当x属于T时,F(x)都有定义(ZF中唯一的对象是集合,所以F(x)必然是集合)成立的前提下,就一定存在一集合S,使得对于所有的x属于T,在集合S中都有一元素y,使y=F(x)。也就是说,由F(x)所定义的函数的
定义域在T中的时候,那么它的
值域可限定在S中。
(8)
正则公理:也叫基础公理。所有集都是
良基集。说明一个集合的元素都具有最小性质,例如,不允许出现x属于x的情况。
以上8条公理组成了ZF公理系统,再加上选择公理,则组成了
ZFC公理系统(9)
选择公理:也叫
策梅洛公理,对于任意两两不交的集合族,存在集合C,使对所给的族中的每个集合X,集合X与C的交恰好只含一个元素。
公理1~8组成了ZF
集合论公理系统,即著名的ZF公理体系。9作为与前8个独立的公理,在数学分析中经常用到。
公理6,连同1~4,按照冯诺依曼的提出(根据
皮亚诺公理系统对自然数的描述)可以建立自然书数集N0的标准模型。
罗素悖论实际上构造了一个真类,而根据正则公理,真类被排除在ZF集合论的公理体系之外。也就是说,正则公理并没有真正解决罗素悖论,只是限制了数学所讨论的集合(更恰当的说法是
类或是
搜集)的范围,从而避开了罗素悖论。这是数学家们所找到的最好的解决办法:通过正则公理排除所有已知的矛盾。
注意正则公理并没有否定
罗素悖论,因为如果通过其他公理能够构造出该悖论中的集合,那么仍然是
矛盾。实际上不用正则公理,
罗素已经替我们证明了这个集合是不存在的。