ZF公理系统
1908年Cantor、策梅洛提出的理论
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。
公理化集合论
(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”
也就是说:若X是一个集合,那么可以断定,Y={x∈X|P(x)}也是一个集合。
(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。
注:为了方便描述,定义族表示其元素全为集合的集合。
(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)
也就是说,存在一集合x,它有无穷多元素。
(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。
准确的定义:“对任意非空集合x,x至少有一元素y使x∩y为空集。”
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。
说明及应用
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1,2可以推出任何集合X有空子集,且空集唯一。
通过公理3,可以定义有序对(X,Y):={{X,X},{X,Y}}。
公理1~5可以限制新集合形成的可能,从而消除罗素悖论中的集合(存在集合A满足A不包含于自己)。
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。
公理7在建立分析学时并不使用之。
公理8与罗素悖论
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。
参考资料
最新修订时间:2024-05-21 14:49
目录
概述
公理化集合论
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