子集公理模式

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公理集合论(见集合论)的一个公理模式,也称为分离公理模式。它相当于无穷多条公理,对每个公式φ有一条公理。设φ为含自由变项u的公式,φ中其他自由变项可看作参量,则对任意的集合x,存在集合yy恰由x中那些满足φu组成。

将它写成公式,就是:

zyu(uyuxφ(u))。这样得到的yx的子集,其元素都是x的元素。该公理因此而得名。

子集公理模式的提出,是为了对集合的规模加以限制,即把集合论的创始人G.F.P.康托尔所认为的满足一个性质的全体对象组成一个集合,这样一种概括过程限制在一个已知集合之内,以避免悖论,如罗素悖论、布拉里-弗蒂悖论等。

在集合论中,有了外延性公理、空集公理、对集公理、子集公理模式、并集公理、幂集公理和无穷性公理这 7条公理,就可以定义自然数、实数等数学对象,但仍有很多重要的集合产生不出来。为此,还得有一个更强的公理。

替换公理模式设φ为含自由变项u,υ的公式,u,υ以外的自由变项可看作参量,并且对每个u至多有一个υ使φ(u,υ)成立,那末对任何集合x都存在集合yy恰由对x中的u 使φ(u,υ)成立的υ组成。即:凬u凬υ凬ω(φ(u,υ)∧φ(uω))→凬xy凬υ(υ∈y

u(φ(u,υ)∧ux))。替换公理也是无穷多条,而且对每个公式φ都有一条公理。

由替换公理可以推出子集公理。利用替换公理,取x=ω,(u,υ)为(u∈ω∧υ=ω+u),可以证明y={ω,ω+1,…}是集合;若再用并集公理就可得到ω+ω是集合。类似地还可以证明{埲,埌,…}也是集合。

超穷递归定理的证明离不开替换公理,而且在定义序数运算和讨论集合论的模型时也都离不开替换公理。