在合并请求#15中,按照意见修改第3章

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ez_lcw 2022-09-24 11:01:27 +00:00
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几乎所有数学分支领域都将集合论作为其基础。因此在学习高级的数学领域之前,学习集合论中的一些基础概念是非常重要的。本章中,我们将给出公理集合论中的部分(较为初等)的内容,并介绍集合论中的一些概念和记号,他们通常广泛而频繁地被用到。
几乎所有数学分支领域都将集合论作为其基础。因此在学习高级的数学领域之前,学习集合论中的一些基础概念是非常重要的。本章中,我们将给出ZFC公理集合论中的部分内容,并介绍集合论中的一些概念和记号,他们通常广泛而频繁地被用到。
## 3.1 基本事项
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- **命题 3.2.3(集合不能包含其本身)**:设 $A$ 为一个集合,那么 $A\not\in A$。
**证明**反证。假设存在一个集合 $A$,满足 $A\in A$。根据单元素公理,存在一个集合 $B=\left\{A\right\}$。$B$ 是一个非空的集合,因此根据正则公理,应该存在 $x\in B$,满足 $x$ 不是集合或 $A\cap x=\varnothing$,但是集合 $B$ 作为单元素集,只有 $A\in B$,而 $A$ 是一个集合,且 $A\cap B=A$,故 $B$ 集合违反正则公理,矛盾,假设不成立。原命题得证。
**证明**(反证法)假设存在一个集合 $A$,满足 $A\in A$。根据单元素公理,存在一个集合 $B=\left\{A\right\}$。$B$ 是一个非空的集合,因此根据正则公理,应该存在 $x\in B$,满足 $x$ 不是集合或 $A\cap x=\varnothing$,但是集合 $B$ 作为单元素集,只有 $A\in B$,而 $A$ 是一个集合,且 $A\cap B=A$,故 $B$ 集合违反正则公理,矛盾,假设不成立。原命题得证。
但正则公理跟我们刚刚的设想 “层次结构” 有什么关系呢?可以这么理解:若我们刚刚所述的 “层次结构” 存在,那么对于一个集合 $A$,设其所有元素中,所在层次最小的那个元素为 $x$,它所在的层次为 $k$,那么考虑 $x\cap A$ 中的元素,它们所在的层次一定小于 $x$ 所在的层次(即 $k$),那么 $x\cap A$ 一定为空(即正则公理成立),否则与 “$x$ 是 $A$ 中层次最小的元素” 矛盾。
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注意到,两个集合具有相同的基数,必要条件是它们同为有限集或同为无限集,而对于有限集,我们往后也不会用其他的方式来定义它另外具有的基数,所以对于有限集 $X$,设它具有基数 $n$,那么我们不妨直接称 $X$ 的基数为 $\operatorname{card}X:=n$。
注意对于有限集我们给 $\operatorname{card}$ 赋了值,那么对于 $\operatorname{card}X=\operatorname{card}Y$,它有可能是在说一个等式,也有可能只是一个记号表明 $X,Y$ 具有相同的基数。这之间的区别具体依靠上下文来判断,而上下文无法判断时,即 $X,Y$ 均为有限集时,可以证明两种定义是相容的。
注意对于有限集我们给 $\operatorname{card}$ 赋了值,那么对于 $\operatorname{card}X=\operatorname{card}Y$,它有可能是在说一个等式,也有可能只是一个记号表明 $X,Y$ 具有相同的基数。这之间的区别往往是上下文自明的,另一方面, $X,Y$ 均为有限集时,这两种定义是相容的。
- **定理 3.6.7**$\mathbb N$ 是无限集。
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推论 3.6.10 的无限集版本即为选择公理,我们将在第 8 章阐述。
至此,我们对于集合的讨论告一段落。
至此,我们对于集合的讨论告一段落。