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User:CaffeineP/笔记/集合论——对无穷概念的探索 (郝兆宽、杨跃)

来自维基学院

集合论w集合w无穷w

第一章 集合与公理

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1.3 公理w:ZFC公理系统w

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存在公理 0(Exi)

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外延公理w 1(Ext):元素w决定集合

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1.3.1. 练习:外延公理在 (N,<) 中成立

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分离公理模式w 2(Sep)

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唯一性使用:外延公理

避免罗素悖论w;所有集合的集合不存在
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1.3.2. 空集w的定义

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使用:分离公理模式

1.3.3. 练习:空集唯一

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使用:外延公理

1.3.4. 类w和真类的定义

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1.3.5. 注:所有集合的类

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1.3.6. 交集w、差集w和任意交w的定义

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使用:分离公理模式

对集公理w 3(Pai);单点集

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唯一性使用:外延公理

并集w公理w 4(Uni)

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唯一性使用:外延公理

1.3.8. 子集w和真子集的定义

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1.3.9. 练习:空集是任何集合的子集

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幂集w公理w 5(Pow)

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唯一性使用:外延公理

1.3.10. 后继w的定义;自然数w

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使用:单点集并集空集

另见#3.1 自然数

无穷公理w 6(Inf)

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基础公理w 7(Fnd):非空集有最小元

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1.3.11. 定理:没有集合属于自身

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使用:基础公理

1.3.12. 练习:无穷下降链w不存在

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使用:基础公理

1.3.13.“存在唯一”的定义

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替换公理模式w 8(Rep)

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推论使用:外延公理

1.3.14. 练习

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使用:替换公理模式

选择公理w 9(AC)

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,注意 通常不唯一。

第二章 关系与函数

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2.1 关系

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2.1.1. 有序对w的定义

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使用:单点集对集

2.1.2. 练习:有序对是集合

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使用:对集公理

2.1.3. 命题:有序对的相等

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,证明见课本。

2.1.4. 卡氏积w的定义

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使用:有序对

2.1.5. 练习:卡氏积是集合

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使用:有序对是集合替换公理模式并集公理

2.1.6. 二元关系w的定义

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使用:卡氏积子集

2.1.8. 定义域w和值域w的定义

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使用:二元关系

2.1.9. 练习:定义域和值域是集合

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使用:分离公理模式

2.1.11. 像、逆像、逆和复合的定义

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使用:二元关系值域定义域分离公理模式有序对替换公理模式

,注意 的顺序。

2.1.13. 练习:逆像就是逆的像

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2.2 函数

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2.2.1. 函数的定义

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使用:二元关系

2.2.3. 练习:函数的相等

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使用:外延公理

2.2.4. 练习:函数的复合及其定义域

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2.2.5. 一一函数(单射)、满射、双射、可逆函数的定义

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使用:函数值域

2.2.6. 练习:可逆函数就是单射;逆函数亦可逆

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2.2.7. 函数的限制和扩张的定义

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使用:函数分离公理模式

2.2.8. 函数相容和相容系统的定义

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使用:函数定义域

2.2.9. 练习

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2.2.10. 练习

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2.2.11. 集合到集合的函数的集合的定义;空函数;没有非空集到空集的函数

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使用:卡氏积幂集函数分离公理模式

2.2.12. 指标系统和指标集的定义

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2.2.13. 练习:指标系统的性质

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2.2.14. 一般卡氏积和投射函数的定义

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2.2.15. 注

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选择公理 9(第二形式)

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2.3 等价与划分

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2.3.1. 自反w、对称w、传递w、等价关系w的定义

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使用:二元关系

2.3.3. 练习:理想及其上的等价关系

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2.3.4. 等价类的定义

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使用:等价关系分离公理模式

2.3.5. 练习:等价类互斥

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2.3.6. 划分的定义

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使用:空集交集并集

,这里对书上的定义稍作修改。

2.3.7. 商集的定义

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使用:等价关系等价类替换公理模式

2.3.8. 定理:商集是划分

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由定义显然成立。

2.3.9. 定理:用划分定义等价关系

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的划分,,则

(1)显然 自反、对称;

传递,于是 等价关系

,下证

(2) 上的等价关系,则

2.4.1. 反对称、强连接、偏序(序)、线序(全序)的定义

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使用:二元关系自反传递

2.4.2. 记法

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2.4.4. 极小(大)元、最小(大)元、上(下)界、上(下)确界的定义

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使用:偏序

2.4.5. 注

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2.5 习题

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第三章 实数的构造

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3.1 自然数

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#1.3.10. 后继的定义;自然数

3.1.1. 归纳集的定义

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使用:空集后继

无穷公理等价于存在归纳集。

3.1.2. 自然数集的定义

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使用:归纳集

3.1.3. 定理:自然数集是最小的归纳集

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是归纳集,并且是任何归纳集的子集。

证明:见课本。

3.1.4. 自然数集上的归纳原理

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3.1.5. 引理

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(1)自然数属于并真包含于其后继
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(等价于:自然数及其元素属于其后继)

(2)自然数的元素是自然数
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(等价于:自然数真包含于自然数集)

使用:归纳原理

(3)0 属于其他自然数
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使用:归纳原理

(4)自然数的后继的元素是其元素或自身,反之亦然
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(5)自然数的元素的后继是其元素或自身
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(等价于:自然数的元素的后继是其后继的元素)

使用:归纳原理(1)自然数属于并真包含于其后继

(6)自然数上 ∈ 的传递性
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使用:归纳原理(1)自然数真包含于其后继

(7)自然数不属于自身
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,见#1.3.11. 定理:任何集合不属于自身

(8)自然数的元素就是其真包含的自然数
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使用:归纳原理(5)自然数的元素的后继是其元素或自身

3.1.6. 定理:(N,⋸) 是线序集

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使用:自然数上 ∈ 的传递性归纳原理自然数的元素的后继是其元素或自身

3.1.7. 自然数大小关系的定义

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3.1.8. 良序的定义

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使用:线序子集空集最小元

3.1.9. 第二归纳原理

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使用:归纳原理

3.1.10. 定理:(N,≤) 是良序集

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使用:(N,≤) 是线序集第二归纳原理

3.2 自然数上的递归定理与运算

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3.2.1. 递归定理

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3.2.2. 序列、有穷序列、空序列、无穷序列的定义

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使用:函数定义域自然数集

递归定理的证明

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存在性:

是( 上基于 的)-近似

-近似

相容的函数系统 是函数

-近似 -近似 -近似

是函数

-近似

唯一性:

3.2.3. 带参数的递归定理

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根据递归定理

3.2.4. 定理:自然数上加法的定义

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使用:带参数的递归定理

3.2.5. 定理:自然数上乘法的定义

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使用:带参数的递归定理自然数上的加法

3.2.7. 引理:自然数上加法和乘法的运算定律

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(1)加法交换律
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使用:归纳原理加法的定义

(2)加法结合律
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使用:归纳原理加法的定义加法交换律

(3)乘法交换律
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(5)乘法对加法的分配律
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(4)乘法结合律
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3.3 等势

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3.4 整数与有理数

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3.4.1. 整数集的定义

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3.4.2. 练习

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上的等价关系

3.4.3. 整数集上的线序、加法和乘法、整数零的定义

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整数集上的线序
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线序集

整数加法是函数
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整数乘法是函数
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整数上的运算定律

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(1)加法交换律
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(2)加法结合律
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(3)乘法交换律
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(4)乘法结合律
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(5)乘法对加法的分配律
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3.4.4. 命题:整数有唯一加法逆元;整数减法的定义

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3.4.5. 整数的绝对值的定义

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3.4.6. 自然数集可嵌入整数集

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