公理

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2012/07/27 1.0 first

公理

0.集合の存在
\exist{x}(x=x)
1.外延性
\forall{x}\forall{y}(\forall{z}(z\in{x}\leftright{y})\to{x={y})
2.基礎
\forall{x}[\exist{y}(y\in{x})\to\exist{y}(y\in{x}\wedge\neg\exist{z}(z\in{x}\wedge{z}\in{y}))]
3.内包性図式
任意の式\phiについて、その自由変数をx,z,w_1,\ldots,w_n(あるいはその一部)とするとき
\forall{z}\forall{w_1},\ldots,w_n\exist{y}\forall{x}(x\in{y}\leftright{x}\in{z}\wedge\phi)
4.対
\forall{x}\forall{y}\exist{z}(x\in{z}\wedge{y}\in{z})
5.和集合
\forall\cal{F}\exist{A}\forall{Y}\forall{x}(x\in{Y}\wedge{Y}\in\cal{F}\to{x}\in{A})
6.置換図式
任意の式\phiについて、その自由変数をx,y,A,w_1,\ldots,w_n(あるいはその一部)とするとき
\forall{A}\forall{w_1,\ldots,w_n}[\forall{x}\in{A}\exist{!y}\phi\to\exist{Y}\forall{x}\in{A}\exist{y}\in{Y}\phi]

0〜6より、以下が定義可能

  • 包含関係(\sub)
  • 空集合(0)
  • 後者関数(S(x)\overset{\mathrm{def}}={x}\cup\{{x}\})
  • 整列順序
7.無限
\exist{x}(0\in{x}\wedge\forall{y}\in{x}(S(y)\in{x}))
8.羃集合
\forall{x}\exist{y}\forall{z}(z\sub{x}\to{z}\in{y})
9.選択
\forall{A}\exist{R}(RはAを整列順序付けする)

体系

上記の公理を組み合わせて公理体系を名称付ける

体系 公理 メモ
ZF 0〜8 Zermelo-Fraenkel
ZFC 0〜9 ZFと選択公理(The axiom of choice)
ZF-P 0〜7 ZFから羃集合(Power set)を除く
ZFC-P 0〜7,9 ZFCから羃集合(Power set)を除く
ZFC- 0,1,3〜9 ZFCから基礎公理を除く
ZF- 0,1,3〜8 ZFから基礎公理を除く
ZF--P 0,1,3〜7 ZF-Pから基礎公理を除く
ZFC--P 0,1,3〜7,9 ZFC-Pから基礎公理を除く
ZF--P-Inf 0,1,3〜6,8 ZF--Pから無限公理を除く

...

メモ

そもそも公理の主張の前に、項(a,b,x,y,...)、記号(\in ,\wedge ,\forall , \exist ,...)、式等の主張からやるべきだが、面倒なので省いた。
公理0は別に無くても、他公理から導ける。