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使用者:CaffeineP/筆記/集合論——對無窮概念的探索 (郝兆寬、楊躍)

來自維基學院

集合論w集合w無窮w

第一章 集合與公理

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1.3 公理w:ZFC公理系統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決定集合

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1.3.1. 練習:外延公理在 (N,<) 中成立

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分離公理模式w 2(Sep)

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唯一性使用:外延公理

避免羅素悖論w;所有集合的集合不存在
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1.3.2. 空集w的定義

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使用:分離公理模式

1.3.3. 練習:空集唯一

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使用:外延公理

1.3.4. 類w和真類的定義

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1.3.5. 註:所有集合的類

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1.3.6. 交集w、差集w和任意交w的定義

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使用:分離公理模式

對集公理w 3(Pai);單點集

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唯一性使用:外延公理

併集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和真子集的定義

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1.3.9. 練習:空集是任何集合的子集

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冪集w公理w 5(Pow)

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唯一性使用:外延公理

1.3.10. 後繼w的定義;自然數w

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使用:單點集併集空集

另見#3.1 自然數

無窮公理w 6(Inf)

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基礎公理w 7(Fnd):非空集有最小元

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1.3.11. 定理:沒有集合屬於自身

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使用:基礎公理

1.3.12. 練習:無窮下降鏈w不存在

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使用:基礎公理

1.3.13.「存在唯一」的定義

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替換公理模式w 8(Rep)

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推論使用:外延公理

1.3.14. 練習

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使用:替換公理模式

選擇公理w 9(AC)

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,注意 通常不唯一。

第二章 關係與函數

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2.1 關係

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2.1.1. 有序對w的定義

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使用:單點集對集

2.1.2. 練習:有序對是集合

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使用:對集公理

2.1.3. 命題:有序對的相等

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,證明見課本。

2.1.4. 卡氏積w的定義

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使用:有序對

2.1.5. 練習:卡氏積是集合

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使用:有序對是集合替換公理模式併集公理

2.1.6. 二元關係w的定義

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使用:卡氏積子集

2.1.8. 定義域w和值域w的定義

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使用:二元關係

2.1.9. 練習:定義域和值域是集合

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使用:分離公理模式

2.1.11. 像、逆像、逆和複合的定義

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使用:二元關係值域定義域分離公理模式有序對替換公理模式

,注意 的順序。

2.1.13. 練習:逆像就是逆的像

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2.2 函數

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2.2.1. 函數的定義

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使用:二元關係

2.2.3. 練習:函數的相等

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使用:外延公理

2.2.4. 練習:函數的複合及其定義域

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2.2.5. 一一函數(單射)、滿射、雙射、可逆函數的定義

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使用:函數值域

2.2.6. 練習:可逆函數就是單射;逆函數亦可逆

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2.2.7. 函數的限制和擴張的定義

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使用:函數分離公理模式

2.2.8. 函數相容和相容系統的定義

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使用:函數定義域

2.2.9. 練習

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2.2.10. 練習

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2.2.11. 集合到集合的函數的集合的定義;空函數;沒有非空集到空集的函數

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使用:卡氏積冪集函數分離公理模式

2.2.12. 指標系統和指標集的定義

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2.2.13. 練習:指標系統的性質

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2.2.14. 一般卡氏積和投射函數的定義

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2.2.15. 注

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選擇公理 9(第二形式)

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2.3 等價與劃分

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2.3.1. 自反w、對稱w、傳遞w、等價關係w的定義

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使用:二元關係

2.3.3. 練習:理想及其上的等價關係

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2.3.4. 等價類的定義

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使用:等價關係分離公理模式

2.3.5. 練習:等價類互斥

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2.3.6. 劃分的定義

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使用:空集交集併集

,這裡對書上的定義稍作修改。

2.3.7. 商集的定義

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使用:等價關係等價類替換公理模式

2.3.8. 定理:商集是劃分

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由定義顯然成立。

2.3.9. 定理:用劃分定義等價關係

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的劃分,,則

(1)顯然 自反、對稱;

傳遞,於是 等價關係

,下證

(2) 上的等價關係,則

2.4.1. 反對稱、強連接、偏序(序)、線序(全序)的定義

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使用:二元關係自反傳遞

2.4.2. 記法

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2.4.4. 極小(大)元、最小(大)元、上(下)界、上(下)確界的定義

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使用:偏序

2.4.5. 注

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2.5 習題

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第三章 實數的構造

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3.1 自然數

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#1.3.10. 後繼的定義;自然數

3.1.1. 歸納集的定義

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使用:空集後繼

無窮公理等價於存在歸納集。

3.1.2. 自然數集的定義

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使用:歸納集

3.1.3. 定理:自然數集是最小的歸納集

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是歸納集,並且是任何歸納集的子集。

證明:見課本。

3.1.4. 自然數集上的歸納原理

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3.1.5. 引理

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(1)自然數屬於並真包含於其後繼
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(等價於:自然數及其元素屬於其後繼)

(2)自然數的元素是自然數
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(等價於:自然數真包含於自然數集)

使用:歸納原理

(3)0 屬於其他自然數
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使用:歸納原理

(4)自然數的後繼的元素是其元素或自身,反之亦然
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(5)自然數的元素的後繼是其元素或自身
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(等價於:自然數的元素的後繼是其後繼的元素)

使用:歸納原理(1)自然數屬於並真包含於其後繼

(6)自然數上 ∈ 的傳遞性
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使用:歸納原理(1)自然數真包含於其後繼

(7)自然數不屬於自身
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,見#1.3.11. 定理:任何集合不屬於自身

(8)自然數的元素就是其真包含的自然數
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使用:歸納原理(5)自然數的元素的後繼是其元素或自身

3.1.6. 定理:(N,⋸) 是線序集

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使用:自然數上 ∈ 的傳遞性歸納原理自然數的元素的後繼是其元素或自身

3.1.7. 自然數大小關係的定義

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3.1.8. 良序的定義

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使用:線序子集空集最小元

3.1.9. 第二歸納原理

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使用:歸納原理

3.1.10. 定理:(N,≤) 是良序集

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使用:(N,≤) 是線序集第二歸納原理

3.2 自然數上的遞歸定理與運算

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3.2.1. 遞歸定理

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3.2.2. 序列、有窮序列、空序列、無窮序列的定義

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使用:函數定義域自然數集

遞歸定理的證明

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存在性:

是( 上基於 的)-近似

-近似

相容的函數系統 是函數

-近似 -近似 -近似

是函數

-近似

唯一性:

3.2.3. 帶參數的遞歸定理

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根據遞歸定理

3.2.4. 定理:自然數上加法的定義

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使用:帶參數的遞歸定理

3.2.5. 定理:自然數上乘法的定義

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使用:帶參數的遞歸定理自然數上的加法

3.2.7. 引理:自然數上加法和乘法的運算定律

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(1)加法交換律
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使用:歸納原理加法的定義

(2)加法結合律
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使用:歸納原理加法的定義加法交換律

(3)乘法交換律
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(5)乘法對加法的分配律
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(4)乘法結合律
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3.3 等勢

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3.4 整數與有理數

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3.4.1. 整數集的定義

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3.4.2. 練習

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上的等價關係

3.4.3. 整數集上的線序、加法和乘法、整數零的定義

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整數集上的線序
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線序集

整數加法是函數
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整數乘法是函數
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整數上的運算定律

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(1)加法交換律
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(2)加法結合律
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(3)乘法交換律
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(4)乘法結合律
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(5)乘法對加法的分配律
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3.4.4. 命題:整數有唯一加法逆元;整數減法的定義

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3.4.5. 整數的絕對值的定義

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3.4.6. 自然數集可嵌入整數集

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