超限递归定理
数学术语
超限递归定理(transfinite recursive theorem)是递归定理的推广,该定理断言:对任意函数F:V→V,存在惟一的函数G:ord→V,使得对任意α∈ord有G(α)=F(G|α),这里V表示一切集合构成的类,G|α表示函数G在α上的限制。当在上述定理限于考虑函数G:ω→V这一特殊情形时,定理就变成平常的递归定理。超限递归定理是冯·诺伊曼(J.von Neumann)于1923年提出的,该定理的意义是,由已给的函数F,以集合{G(β)|β<α}为F的自变量,所确定的函数值作为被定义函数G在α上的值,所定义出的函数G是惟一确定的,这种定义函数的方法不同于一般的定义方法,因为在定义G(α)时要用到已给的F,而且要用到各个G(β),β<α。
基本介绍
超限递归定理 对于每一个公式γ(x,y)有下述定理:设(A,<)为良序集,且对任何f有唯一的y使γ(f,y)成立,则存在唯一以A为定义域的函数F,使得对于A中的所有t,有:
γ(F↾Seg t,F(t)),
其中 Seg t={x|x
这是个定理模式,表明有无限多个定理,对于每一个γ(x,y),它都是一个定理。
相关说明
有了良序集,便可在其上建立两个重要的定理,即超限归纳定理和超限递归定理,它们是研究超限无穷集合的主要基础。所谓超限无穷集合是指超过自然数集合ω的任何无穷集合,由于ω是第一非有限的、最小的无穷集合,是第一个遇到的极限序数,超过这个极限序数的无穷集合论证问题都属于超限问题,归纳定理的主要功能是克服了无穷元都要论证的困难。而递归定理的主要功能是确立运算函数的存在,给出计数的特性,以及其它论证中的作用。
在定义序数运算(加、乘、幂)时,需要用超限递归定理:若G是一运算,则有一运算F,使得对每一序数α,都有F(α)=G(F↾α)。而这一定理的证明要用到代换公理。有了代换公理还可以得到极限序数ω+ω的存在性。如果先将正整数从小排到大,再把非正整数从大排到小而成一序列:1,2,3,…,0,-1,-2,…。从而全体整数就良序了,其序型即为ω+ω。
事实上,任一良序集<ω,<>,都有唯一的序数α使得<ω,<>序同构于<α,∈>。因此,就可以把良序集按序同构来分类,并将同属于一类的称为具有同一序型的良序集。而序数就可定义作为同构的良序集的代表。依此,可以定义序数的运算。例如,序数的加法可以定义如下:若α,β为序数,γ为极限序数。
即用关于α的超限归纳原理来定义β+α。同样地可以定义序数的积和幂,以及相应的运算性质,如结合律等。
超限递归定理的证明需要应用下面的代换公理。
代换公理对于任何集合A和一个具有函数性质且不含B的公式φ(x,y)有:
(y∈B⇆),
或完全形式地表示为:
(∀A)((∀x)(∃!y)(x∈A^φ(x,y)→(∃B)(∀y)(y∈B⇆(∃x)(x∈∧φ(x,y))))。
如果把φ(x,y)理解为“x被代换成y”,代换公理可表述成:若A的每个元至多被代换一个对象,则所有被代换的对象就构成了一个集合B。
参考资料
最新修订时间:2023-04-26 13:56
目录
概述
基本介绍
相关说明
参考资料