กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 94 นาที

ทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์

ทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์ แบบสัจพจน์เป็นแนวทางหนึ่งของ ลัทธิสร้างสรรค์ทางคณิตศาสตร์ ที่ดำเนินตามแบบแผนของ ทฤษฎีเซตแบบสัจพจน์ โดยทั่วไปจะใช้ ภาษา ลำดับที่หนึ่ง แบบเดียวกัน กับ " " และ...

ทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์

ทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์แบบสัจพจน์เป็นแนวทางหนึ่งของลัทธิสร้างสรรค์ทางคณิตศาสตร์ที่ดำเนินตามแบบแผนของทฤษฎีเซตแบบสัจพจน์ โดยทั่วไปจะใช้ ภาษาลำดับที่หนึ่งแบบเดียวกัน กับ " " และ " " ของทฤษฎีเซตแบบคลาสสิก ดังนั้นจึงไม่ควรสับสนกับ แนวทาง ประเภทเชิงสร้างสรรค์ ในทางกลับกัน ทฤษฎีเชิงสร้างสรรค์บางทฤษฎีได้รับแรงบันดาลใจจากความสามารถใน การ ตีความในทฤษฎีประเภท

นอกจากจะปฏิเสธหลักการของส่วนกลางที่ถูกกีดกัน ( ) แล้ว ทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์มักต้องการให้ตัวบ่งปริมาณเชิงตรรกะบางตัวในสัจพจน์มีขอบเขตจำกัดซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากผลลัพธ์ที่เกี่ยวข้องกับความไม่แน่นอน

การแนะนำ

ทัศนคติเชิงสร้างสรรค์

ในทฤษฎีคณิตศาสตร์เชิงสร้างสรรค์ โดยทั่วไปแล้วเราไม่สามารถพิสูจน์การมีอยู่ของความสัมพันธ์ที่ไม่สามารถเกิดขึ้นได้จริง อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีเหล่านี้มักจะพิสูจน์การปรับเปลี่ยนรูปแบบที่เทียบเท่ากับทฤษฎีบทคลาสสิกได้ ตัวอย่างเช่น ในการวิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์เราไม่สามารถพิสูจน์ทฤษฎีบทค่ากลางในรูปแบบที่ปรากฏในตำราได้ แต่เราสามารถพิสูจน์ทฤษฎีบทที่มีเนื้อหาเชิงอัลกอริทึมได้ ซึ่งเมื่อถือว่าการกำจัดการปฏิเสธซ้ำซ้อนและผลที่ตามมานั้นถูกต้องตามกฎหมายแล้ว ก็จะเทียบเท่ากับข้อความคลาสสิกในทันที ความแตกต่างก็คือ การพิสูจน์เชิงสร้างสรรค์นั้นหาได้ยากกว่า

ในทฤษฎีเซต ข้อจำกัดในการตีความเชิงสร้างสรรค์ของการมีอยู่โดยปริยาย นำไปสู่ข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้นเกี่ยวกับลักษณะเฉพาะของเซตที่เกี่ยวข้องกับกลุ่มที่ไม่จำกัดขอบเขต ซึ่งประกอบเป็นฟังก์ชัน (ทางคณิตศาสตร์ และดังนั้นจึงหมายถึง ฟังก์ชัน ทั้งหมด เสมอ ) มักเป็นเพราะเงื่อนไขในนิยามที่เป็นไปได้ในแต่ละกรณีอาจไม่สามารถตัดสินได้ โดยการนำนิยามมาตรฐานของความเท่าเทียมกันของเซตผ่านการขยายขอบเขตมาใช้ สัจพจน์ แห่งการเลือก ( Axiom of Choice) ฉบับสมบูรณ์ จึงเป็นหลักการที่ไม่สร้างสรรค์ ซึ่งบ่งชี้ถึงสูตรที่อนุญาตในแผนผังการแยก (Separation schema) ที่นำมาใช้ โดยทฤษฎีบทของ Diaconescuผลลัพธ์ที่คล้ายกันนี้ใช้ได้กับ การอ้างสิทธิ์การมีอยู่ของ สัจพจน์แห่งความสม่ำเสมอ (Axiom of Regularity)ดังแสดงด้านล่าง ซึ่งมี ตัวแทน อุปนัย ที่เทียบเท่ากันในทางคลาสสิก ดังนั้น การพัฒนาทฤษฎีเซตแบบสัญชาตญาณนิยมอย่างแท้จริงจึงต้องมีการปรับเปลี่ยนถ้อยคำของสัจพจน์มาตรฐานบางข้อให้เทียบเท่ากันในทางคลาสสิก นอกเหนือจากความต้องการความสามารถในการคำนวณและข้อสงวนเกี่ยวกับความไม่สามารถคาดเดาได้[ 1 ]คำถามทางเทคนิคเกี่ยวกับสัจพจน์ที่ไม่ใช่ตรรกะใดที่ขยายตรรกะพื้นฐานของทฤษฎีได้อย่างมีประสิทธิภาพ ถือเป็นหัวข้อวิจัยอีกเรื่องหนึ่งเช่นกัน

ตรรกะเชิงอภิปรัชญา

ด้วยข้อเสนอที่ไม่สามารถตัดสินได้ด้วยการคำนวณซึ่งเกิดขึ้นแล้วในเลขคณิตของโรบินสันแม้แต่การแยกเชิงทำนาย เพียงอย่างเดียว ก็ทำให้สามารถกำหนดเซตย่อยที่เข้าใจยากได้อย่างง่ายดาย ในทางตรงกันข้ามกับกรอบงานแบบคลาสสิก ทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์อาจปิดได้ภายใต้กฎที่ว่าคุณสมบัติใด ๆ ที่สามารถตัดสินได้สำหรับทุกเซตนั้นเทียบเท่ากับคุณสมบัติที่ไม่สำคัญอย่างใดอย่างหนึ่งหรือนอกจากนี้ เส้นจำนวนจริงอาจถือได้ว่าไม่สามารถแยกส่วนได้ในความหมายนี้ ความไม่สามารถตัดสินได้ของการเชื่อมโยงแบบเลือกยังส่งผลต่อข้ออ้างเกี่ยวกับลำดับทั้งหมด เช่น ลำดับของจำนวนเชิงอันดับ ทั้งหมด ซึ่งแสดงโดยความสามารถในการพิสูจน์และการปฏิเสธของข้อความในลำดับที่กำหนดการเชื่อมโยงแบบเลือกสิ่งนี้จะกำหนดว่าความสัมพันธ์นั้นเป็นแบบไตรภาคหรือไม่ ทฤษฎีของจำนวนเชิงอันดับที่อ่อนแอลงจะส่งผลต่อความแข็งแกร่งทางทฤษฎีการพิสูจน์ที่กำหนดไว้ในการวิเคราะห์เชิงอันดับ

ในทางกลับกัน ทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์สามารถแสดงคุณสมบัติการแยกและการมีอยู่ที่ น่าสนใจได้ ดังที่คุ้นเคยจากการศึกษาทฤษฎีเลขคณิตเชิงสร้างสรรค์ คุณสมบัติเหล่านี้เป็นคุณลักษณะของทฤษฎีคงที่ซึ่งเชื่อมโยงการตัดสินของข้อเสนอที่พิสูจน์ได้ในทฤษฎีโดยเชิงอภิปรัชญา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง คุณลักษณะดังกล่าวได้รับการศึกษาอย่างดี ซึ่งสามารถแสดงได้ในเลขคณิตของ Heytingด้วยตัวบ่งปริมาณเหนือตัวเลข และซึ่งมักจะสามารถรับรู้ได้ด้วยตัวเลข ตามที่เป็นทางการในทฤษฎีการพิสูจน์โดยเฉพาะอย่างยิ่ง คุณสมบัติการมีอยู่เชิงตัวเลขและคุณสมบัติการแยกที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด ตลอดจนการปิดภายใต้กฎของ Churchซึ่งเป็นพยานว่าฟังก์ชันที่กำหนดใด ๆ สามารถคำนวณได้[ 2 ]

ทฤษฎีเซตไม่ได้แสดงเพียงทฤษฎีบทเกี่ยวกับจำนวนเท่านั้น ดังนั้นจึงอาจพิจารณาคุณสมบัติการมีอยู่แบบเข้มแข็ง (strong existence property) ที่ทั่วไปกว่า ซึ่งหาได้ยากกว่า ดังที่จะได้กล่าวถึงต่อไป ทฤษฎีจะมีคุณสมบัตินี้ได้ก็ต่อเมื่อสามารถพิสูจน์ได้ดังต่อไปนี้: สำหรับคุณสมบัติใดๆถ้าทฤษฎีพิสูจน์ได้ว่ามีเซตที่มีคุณสมบัตินั้นอยู่ กล่าวคือ ถ้าทฤษฎีอ้างถึงข้อความการมีอยู่ ก็จะมีคุณสมบัติที่อธิบายเซตดังกล่าวได้อย่างเฉพาะ เจาะจงด้วย กล่าวอย่างเป็นทางการมากขึ้น สำหรับ述语 (predicate) ใดๆ ก็ จะมี述语 (predicate) ที่ทำให้

บทบาทที่คล้ายคลึงกับจำนวนที่เกิดขึ้นจริงในทางเลขคณิตนั้น ในที่นี้ถูกแทนที่ด้วยเซตที่ถูกกำหนดและพิสูจน์แล้วว่ามีอยู่จริงโดย (หรือตาม) ทฤษฎี คำถามเกี่ยวกับความแข็งแกร่งของทฤษฎีเซตเชิงสัจพจน์และความสัมพันธ์กับการสร้างเทอมนั้นมีความละเอียดอ่อน ในขณะที่ทฤษฎีหลายทฤษฎีที่กล่าวถึงมักจะมีคุณสมบัติเชิงตัวเลขต่างๆ ครบถ้วน แต่คุณสมบัติการมีอยู่จริงนั้นสามารถถูกทำลายได้ง่าย ดังที่จะได้กล่าวถึงต่อไป รูปแบบที่อ่อนแอกว่าของคุณสมบัติการมีอยู่จริงได้รับการกำหนดขึ้นแล้ว

ทฤษฎีบางทฤษฎีที่มีการตีความการดำรงอยู่แบบคลาสสิกนั้น ในความเป็นจริงแล้วสามารถถูกจำกัดเพื่อให้แสดงคุณสมบัติการดำรงอยู่แบบเข้มแข็งได้เช่นกัน ในทฤษฎีเซตของ Zermelo–Fraenkelซึ่งเซตทั้งหมดถือว่าสามารถกำหนดได้ด้วยลำดับ (ordinal-definable)ซึ่งเป็นทฤษฎีที่ใช้สัญลักษณ์ไม่มีเซตใดที่ไม่มีคุณสมบัติการกำหนดได้เช่นนั้น คุณสมบัตินี้ยังได้รับการบังคับใช้ผ่าน สมมติฐาน เอกภพที่สร้างได้ในเพื่อเปรียบเทียบ ลองพิจารณาทฤษฎีที่กำหนดโดยบวกกับสัจพจน์เต็มรูปแบบของสมมติฐานการดำรงอยู่ของ การเลือก : โปรดจำไว้ว่าชุดของสัจพจน์นี้พิสูจน์ทฤษฎีบทการเรียงลำดับที่ดี (well-ordering theorem) ซึ่งหมายความว่าการเรียงลำดับที่ดีมีอยู่สำหรับเซตใดๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หมายความว่าความสัมพันธ์มีอยู่จริงในทางรูปแบบที่สร้างการเรียงลำดับที่ดีของ(กล่าวคือ ทฤษฎีอ้างว่ามีองค์ประกอบที่เล็กที่สุดสำหรับเซตย่อยทั้งหมดของโดยสัมพันธ์กับความสัมพันธ์เหล่านั้น) ทั้งนี้แม้ว่าความสามารถในการกำหนดลำดับดังกล่าวจะเป็น ที่ ทราบ กันดีว่าไม่ ขึ้นอยู่กับ ซึ่งหมายความว่าสำหรับสูตรเฉพาะใดๆในภาษาของทฤษฎี ทฤษฎีไม่ได้พิสูจน์ว่าเซตที่สอดคล้องกันเป็นความสัมพันธ์การเรียงลำดับที่ดีของจำนวนจริง ดังนั้น จึงเป็นการพิสูจน์อย่างเป็นทางการ ถึงการมีอยู่ ของเซตย่อยที่มีคุณสมบัติของการเป็นความสัมพันธ์แบบเรียงลำดับที่ดี แต่ในขณะเดียวกัน ก็ไม่สามารถกำหนดเซตเฉพาะใดๆ ที่สามารถตรวจสอบคุณสมบัติดังกล่าวได้

หลักการต่อต้านคลาสสิก

ดังที่กล่าวมาข้างต้น ทฤษฎีเชิงสร้างสรรค์อาจแสดงคุณสมบัติการมีอยู่เชิงตัวเลขสำหรับจำนวนบางจำนวนและ โดยที่หมายถึงจำนวนที่สอดคล้องกันในทฤษฎีเชิงรูปธรรม ในที่นี้ต้องแยกแยะอย่างระมัดระวังระหว่างการบ่งชี้ที่พิสูจน์ได้ระหว่างสองประพจน์และคุณสมบัติของทฤษฎีในรูปแบบเมื่อใช้แบบแผนที่สร้างขึ้นทางอภิปรัชญาของประเภทหลังเป็นกฎการอนุมานของแคลคูลัสการพิสูจน์ และไม่สามารถพิสูจน์สิ่งใหม่ได้อีกต่อไป เราจะกล่าวว่าทฤษฎีนั้นปิดภายใต้กฎนั้น

เราอาจพิจารณาเพิ่มกฎที่สอดคล้องกับคุณสมบัติเชิงอภิปรัชญาเป็นนัย (ในความหมายของ " ") ให้กับในรูปแบบของแผนผังสัจพจน์หรือในรูปแบบเชิงปริมาณ สถานการณ์ที่ศึกษากันโดยทั่วไปคือสถานการณ์ของค่าคงที่ที่แสดงคุณสมบัติเชิงอภิปรัชญาประเภทต่อไปนี้: สำหรับตัวอย่างจากชุดสูตรบางสูตรในรูปแบบเฉพาะ ซึ่งในที่นี้แสดงผ่านและเราได้พิสูจน์การมีอยู่ของจำนวนเพื่อให้ในที่นี้เราอาจตั้งสมมติฐานโดยที่ขอบเขตเป็นตัวแปรจำนวนในภาษาของทฤษฎี ตัวอย่างเช่น กฎของ Church เป็นกฎที่ยอมรับได้ในเลขคณิต Heyting อันดับแรกและยิ่งไปกว่านั้นหลักการวิทยานิพนธ์ของ Church ที่สอดคล้องกันสามารถนำมาใช้เป็นสัจพจน์ได้อย่างสอดคล้อง ทฤษฎีใหม่ที่มีหลักการนี้เพิ่มเข้ามานั้นเป็นแบบต่อต้านคลาสสิก เนื่องจากอาจไม่สอดคล้องกันอีกต่อไปที่จะนำ มาใช้ด้วย ในทำนอง เดียวกัน การนำหลักการตรงกลางที่ถูกยกเว้นไปผนวกเข้ากับทฤษฎีบางอย่างทฤษฎีที่ได้มานั้นอาจพิสูจน์ข้อความใหม่ที่เป็นแบบคลาสสิกอย่างเคร่งครัด และอาจทำให้คุณสมบัติเชิงอภิปรัชญาบางประการที่เคยได้รับการพิสูจน์ไว้ก่อนหน้านี้สำหรับ เสียไปในลักษณะเช่นนี้อาจไม่สามารถนำมาใช้ในซึ่งเรียกอีกอย่างว่าเลขคณิตของพีอาโน

ในส่วนย่อยนี้จะเน้นไปที่ทฤษฎีเซตที่มีการกำหนดปริมาณเหนือแนวคิดที่เป็นทางการอย่างสมบูรณ์ของปริภูมิของลำดับอนันต์ กล่าวคือ ปริภูมิฟังก์ชัน ดังที่จะกล่าวถึงต่อไป การแปลก ของเชิร์ช เป็นภาษาของทฤษฎีนั้นเองอาจอ่านได้ดังนี้

เงื่อนไข T ของ Kleeneร่วมกับการดึงผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าตัวเลขอินพุตใดๆที่ถูกแมปไปยังตัวเลขนั้นจะถูกพิสูจน์ได้ว่าเป็นการแมปที่คำนวณได้ ในที่นี้หมายถึงแบบจำลองทฤษฎีเซตของจำนวนธรรมชาติมาตรฐาน และคือดัชนีที่เกี่ยวข้องกับการแจงนับโปรแกรมที่กำหนดไว้ มีการใช้รูปแบบที่แข็งแกร่งกว่า ซึ่งขยายหลักการนี้ไปยังฟังก์ชันที่กำหนดบนโดเมนที่มีความซับซ้อนต่ำ หลักการนี้ปฏิเสธความสามารถในการตัดสินใจสำหรับเงื่อนไขที่กำหนดเป็น ซึ่งแสดงว่าคือดัชนีของฟังก์ชันที่คำนวณได้ซึ่งหยุดที่ดัชนีของตัวเอง อาจพิจารณารูปแบบที่อ่อนกว่าและมีการปฏิเสธสองครั้งของหลักการนี้ได้เช่นกัน ซึ่งไม่จำเป็นต้องมีการใช้งานแบบเรียกซ้ำสำหรับทุกแต่ยังคงทำให้หลักการที่อ้างว่ามีฟังก์ชันที่พิสูจน์ได้ว่าไม่มีการใช้งานแบบเรียกซ้ำนั้นไม่สอดคล้องกัน บางรูปแบบของวิทยานิพนธ์ของ Church ในฐานะหลักการนั้นสอดคล้องกับทฤษฎีเลขคณิตลำดับที่สอง แบบคลาสสิกที่อ่อนแอ ซึ่ง เป็นระบบย่อยของทฤษฎีลำดับแรกแบบสองประเภท ด้วย ซ้ำ

กลุ่มของฟังก์ชันที่คำนวณได้นั้นสามารถนับได้ ในระดับคลาสสิก ซึ่งในระดับคลาสสิกก็เหมือนกับการนับได้ แต่ทฤษฎีเซตแบบคลาสสิกโดยทั่วไปจะอ้างว่าสิ่งนี้ใช้ได้กับฟังก์ชันอื่นๆ นอกเหนือจากฟังก์ชันที่คำนวณได้ด้วย ตัวอย่างเช่น มีการพิสูจน์ว่าฟังก์ชันทั้งหมด (ในความหมายของทฤษฎีเซต) มีอยู่จริงที่ไม่สามารถจับได้ด้วยเครื่องจักรทัวริงหากพิจารณาโลกแห่งการคำนวณอย่างจริงจังในฐานะออนโทโลยี ตัวอย่างสำคัญของแนวคิดต่อต้านคลาสสิกที่เกี่ยวข้องกับสำนักมาร์โคเวียนคือการอนุญาตให้กลุ่มที่ไม่สามารถนับได้ต่างๆ สามารถนับได้ในระดับคลาสสิก เมื่อนำเอาการนับได้ในระดับคลาสสิกของกลุ่มลำดับที่ไม่มีที่สิ้นสุดของจำนวนธรรมชาติทั้งหมด ( ) มาใช้เป็นสัจพจน์ในทฤษฎีเชิงสร้างสรรค์ "ความเล็ก" (ในแง่คลาสสิก) ของกลุ่มนี้ ในการสร้างทฤษฎีเซตบางอย่าง ก็จะถูกทฤษฎีนั้นจับเอาไว้แล้ว ทฤษฎีเชิงสร้างสรรค์อาจไม่นำเอาสัจพจน์แบบคลาสสิกหรือต่อต้านคลาสสิกมาใช้ และจึงยังคงไม่เอนเอียงไปทางใดทางหนึ่ง

หลักการเชิงสร้างสรรค์ได้พิสูจน์แล้วสำหรับและดังนั้นสำหรับองค์ประกอบใดๆของข้อความตรงกลางที่ถูกยกเว้นที่สอดคล้องกันสำหรับข้อเสนอจะไม่สามารถถูกปฏิเสธได้ อันที่จริง สำหรับ ใดๆ ที่กำหนดโดยหลักการไม่ขัดแย้ง เป็นไปไม่ได้ที่จะตัดออกและตัดออกการปฏิเสธพร้อมกัน และกฎของเดอ มอร์แกนที่เกี่ยวข้องจะใช้ได้ดังที่กล่าวมาข้างต้น แต่ทฤษฎีอาจอนุญาตให้มีการอ้างการปฏิเสธได้ในบางกรณีการยอมรับสิ่งนี้ไม่จำเป็นต้องให้พยานเฉพาะเจาะจงที่แสดงถึงความล้มเหลวของข้อความตรงกลางที่ถูกยกเว้นสำหรับข้อเสนอเฉพาะเจาะจง กล่าว คือ พยานถึงความไม่สอดคล้องกันภาคแสดงบนโดเมนอนันต์สอดคล้องกับปัญหาการตัดสินใจด้วยแรงจูงใจจากปัญหาที่ไม่สามารถตัดสินได้ด้วยการคำนวณที่ พิสูจน์แล้ว เราอาจปฏิเสธความเป็นไปได้ของการตัดสินใจของภาคแสดงโดยไม่ต้องอ้างการมีอยู่ใดๆใน อีกตัวอย่างหนึ่ง สถานการณ์ดังกล่าวถูกบังคับใช้ใน การวิเคราะห์เชิงสัญชาตญาณ ของบราวเวอร์ในกรณีที่ตัวบ่งปริมาณครอบคลุมลำดับไบนารีที่ไม่มีที่ สิ้นสุดจำนวนอนันต์ และระบุว่าลำดับเป็นศูนย์ทุกที่ ในส่วนที่เกี่ยวกับคุณสมบัตินี้ ซึ่งได้รับการระบุอย่างแน่ชัดว่าเป็นลำดับที่คงที่ตลอดไป การนำหลักการความต่อเนื่องของ Brouwer มาใช้อย่างเคร่งครัดทำให้ไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่าคุณสมบัตินี้สามารถตัดสินได้สำหรับลำดับทั้งหมด

ดังนั้น ในบริบทเชิงสร้างสรรค์ด้วยตรรกะที่เรียกว่าไม่ใช่แบบคลาสสิกดังที่ใช้ในที่นี้ เราอาจนำเอาสัจพจน์มาใช้ได้อย่างสอดคล้อง ซึ่งทั้งขัดแย้งกับรูปแบบเชิงปริมาณของหลักการยกเว้นตรงกลาง และยังไม่เป็นเชิงสร้างสรรค์ในแง่ของการคำนวณ หรือวัดได้จากคุณสมบัติการดำรงอยู่เชิงอภิตรรกะที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ ด้วยวิธีนี้ ทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์ยังสามารถเป็นกรอบในการศึกษาทฤษฎีที่ไม่ใช่แบบคลาสสิก เช่น วงแหวนที่จำลองการวิเคราะห์เชิงอนันต์แบบเรียบได้ อีก ด้วย

ประวัติและภาพรวม

ในทางประวัติศาสตร์ หัวข้อของทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์ (มักเรียกอีกอย่างว่า " ") เริ่มต้นด้วยงานของJohn Myhill เกี่ยวกับทฤษฎีที่เรียก ว่าและ[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] ในปี 1973 เขาได้เสนอทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์เป็นทฤษฎีเซตลำดับที่หนึ่งโดยอาศัยตรรกะเชิงสัญชาตญาณ โดยใช้พื้นฐานที่พบได้ทั่วไปและละทิ้งสัจพจน์ของการเลือก รวมถึงหลักการของสิ่งที่ไม่รวมอยู่ตรงกลาง โดยในตอนแรกยังคงทุกอย่างไว้เหมือนเดิม อย่างไรก็ตาม รูปแบบที่แตกต่างกันของสัจพจน์บางส่วนที่เทียบเท่ากันในบริบทแบบคลาสสิกนั้นไม่เทียบเท่ากันในบริบทเชิงสร้างสรรค์ และบางรูปแบบบ่งชี้ว่าดังที่จะแสดงให้เห็น ในกรณีเหล่านั้น จึงมีการนำสูตรที่อ่อนแอกว่าในเชิงสัญชาตญาณมาใช้ ระบบที่อนุรักษ์นิยมมากกว่ามากนี้ก็เป็นทฤษฎีลำดับที่หนึ่งเช่นกัน แต่มีหลายประเภทและมีการกำหนดปริมาณแบบจำกัด โดยมีเป้าหมายเพื่อให้เป็นพื้นฐานอย่างเป็นทางการสำหรับโครงการคณิตศาสตร์เชิงสร้างสรรค์ของ Errett Bishop

การอภิปรายหลักนำเสนอทฤษฎีลำดับในภาษาเดียวกันกับ ซึ่งนำไปสู่ทฤษฎีที่ได้รับการศึกษาอย่างดีของPeter Aczel [ 6 ]และอื่นๆ ผลลัพธ์สมัยใหม่หลายอย่างสืบย้อนไปถึง Rathjen และลูกศิษย์ของเขา ยังมีลักษณะเฉพาะด้วยคุณสมบัติสองประการที่มีอยู่ในทฤษฎีของ Myhill ด้วยเช่นกัน: ประการแรก มันใช้การแยกเชิงทำนายแทนที่จะใช้แผนผังการแยกแบบเต็มรูปแบบที่ไม่จำกัดขอบเขต ขอบเขตสามารถจัดการได้ในฐานะคุณสมบัติทางไวยากรณ์ หรืออีกทางหนึ่ง ทฤษฎีสามารถขยายได้แบบอนุรักษ์นิยมด้วยตัวบ่งชี้ขอบเขตที่สูงกว่าและสัจพจน์ของมัน ประการที่สองสัจพจน์ Powerset ที่ไม่สามารถ ทำนาย ได้ถูกละทิ้ง โดยทั่วไปแล้วจะใช้สัจพจน์ที่เกี่ยวข้องแต่มีความอ่อนแอกว่าแทน รูปแบบที่แข็งแกร่งถูกใช้อย่างไม่เป็นทางการในโทโพโลยีทั่วไป แบบคลาสสิก การเพิ่มเข้าไปในทฤษฎีที่อ่อนแอกว่าจะกู้คืนได้ดังรายละเอียดด้านล่าง[ 7 ] ระบบซึ่งต่อมาเป็นที่รู้จักกันในชื่อทฤษฎีเซตแบบสัญชาตญาณของ Zermelo–Fraenkel ( ) เป็นทฤษฎีเซตที่แข็งแกร่งโดยไม่มีคล้ายกับแต่มีความอนุรักษ์นิยมหรือทำนาย ได้น้อยกว่า ทฤษฎีที่ระบุว่าเป็นเวอร์ชันเชิงสร้างสรรค์ของทฤษฎีเซต Kripke–Platekแบบคลาสสิกที่ไม่มีรูปแบบของ Powerset และแม้แต่สัจพจน์ของการรวบรวมก็มีขอบเขต

แบบจำลอง การตีความ และการทำให้เป็นจริง

ทฤษฎีจำนวนมากที่ศึกษาในทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์เป็นเพียงข้อจำกัดของทฤษฎีเซต Zermelo–Fraenkel ( )ในแง่ของสัจพจน์และตรรกะพื้นฐาน ทฤษฎีเหล่านี้จึงสามารถตีความได้ในแบบจำลองใดๆของ

เมื่อเปรียบเทียบเลขคณิตกับทฤษฎีในภาษาของทฤษฎีเซตในด้านหนึ่งเลขคณิต Peano แบบคลาสสิก สามารถตีความได้สองทางกับทฤษฎีที่กำหนดโดยลบอนันต์และไม่มีเซตอนันต์ บวกกับการมีอยู่ของการปิดแบบทรานซิทีฟ ทั้งหมด (ข้อหลังนี้ยังบ่งบอกเป็นนัยหลังจากส่งเสริมความสม่ำเสมอให้กับแบบแผนการเหนี่ยวนำเซตซึ่งจะกล่าวถึงต่อไป) ในทำนองเดียวกัน เลขคณิตเชิงสร้างสรรค์ยังสามารถใช้เป็นข้อแก้ตัวสำหรับสัจพจน์ส่วนใหญ่ที่นำมาใช้ใน: เลขคณิต Heytingสามารถตีความได้สองทางกับทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์แบบอ่อน[ 8 ] [ 9 ]ดังที่อธิบายไว้ในบทความเกี่ยวกับเราอาจกำหนดลักษณะความสัมพันธ์การเป็นสมาชิก " " ทางเลขคณิตและด้วยความสัมพันธ์นั้นพิสูจน์ได้ว่า - แทนที่จะเป็นการมีอยู่ของเซตของจำนวนธรรมชาติ - เซตทั้งหมดในทฤษฎีของมันอยู่ในการจับคู่แบบหนึ่งต่อหนึ่งกับจำนวน ธรรมชาติ von Neumann (จำกัด) ซึ่งเป็นหลักการที่แสดงด้วย บริบทนี้ยืนยันเพิ่มเติมถึงความเป็นส่วนขยาย การจับคู่ การรวมกัน การตัดกันแบบไบนารี (ซึ่งเกี่ยวข้องกับแผนผังสัจพจน์ของการแยกเชิงทำนาย ) และแผนผังการเหนี่ยวนำเซต เมื่อนำมาใช้เป็นสัจพจน์ หลักการดังกล่าวข้างต้นประกอบกันเป็นทฤษฎีเซตที่เหมือนกับทฤษฎีที่กำหนดโดยลบการมีอยู่ของแต่บวกเป็นสัจพจน์ สัจพจน์ทั้งหมดเหล่านั้นจะได้รับการอธิบายโดยละเอียดด้านล่าง ในทำนองเดียวกันยังพิสูจน์ได้ว่าเซตจำกัดแบบสืบทอด นั้น เป็นไปตามสัจพจน์ก่อนหน้านี้ทั้งหมด ผลลัพธ์นี้ยังคงอยู่เมื่อส่งต่อไปยังและลบอนันต์ ในทางกลับกันบวกการแยกอย่างสมบูรณ์นั้นไม่ได้แข็งแกร่งกว่าเลขคณิตอันดับสองแบบคลาสสิก

ในส่วนของการสร้างความจริงเชิงสร้างสรรค์นั้น มี ทฤษฎี การสร้างความ จริงที่เกี่ยวข้องอยู่ ในทำนองเดียวกัน ทฤษฎีการสร้างความจริงเชิงสร้างสรรค์ของ Aczel หรือ Zermelo-Fraenkel ได้รับการตีความในทฤษฎีประเภท Martin-Löfดังที่ได้กล่าวไว้ในส่วนเกี่ยวกับเรื่องนี้ด้วยวิธีนี้ ทฤษฎีบทที่พิสูจน์ได้ในทฤษฎีเซตนี้และทฤษฎีเซตที่อ่อนกว่า จึงเป็นตัวเลือกสำหรับการนำไปใช้ในคอมพิวเตอร์

แบบจำลอง พรีชีฟสำหรับทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์ได้รับการแนะนำแล้วเช่นกัน แบบจำลองเหล่านี้คล้ายคลึงกับแบบจำลองพรีชีฟสำหรับทฤษฎีเซตเชิงสัญชาตญาณที่พัฒนาโดยDana Scottในช่วงทศวรรษ 1980 [ 10 ] [ 11 ]แบบจำลองการทำให้เป็นจริงภายในโทโพสที่มีประสิทธิภาพได้รับการระบุ ซึ่งตรวจสอบความถูกต้องของการแยกอย่างสมบูรณ์ การเลือกแบบพึ่งพาที่สัมพันธ์กัน ความเป็นอิสระ ของข้อสมมติสำหรับเซต แต่ยังรวมถึงความสามารถในการนับย่อยของเซตทั้งหมด หลักการของ Markov และวิทยานิพนธ์ของ Church ในการกำหนดสูตรสำหรับภาคแสดงทั้งหมดด้วย[ 12 ]

อีซีเอสที

ด้านล่างนี้ จะนำเสนอชุดของสัจพจน์ที่คุ้นเคย หรือการปรับเปลี่ยนเล็กน้อยที่เกี่ยวข้อง เน้นย้ำว่าการไม่มีอยู่ในตรรกศาสตร์ส่งผลต่อสิ่งที่พิสูจน์ได้อย่างไร สัจพจน์ที่กล่าวถึงจะสร้างขึ้นไปสู่ก่อนต่อมาจะเน้นให้เห็นว่าสัจพจน์ที่ไม่ใช่แบบคลาสสิกใดบ้างที่สอดคล้องกัน

ในทฤษฎีเซตทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์ขั้นพื้นฐาน (Elementary Constructive Set Theory) เป็นทฤษฎีย่อยเชิงสร้างสรรค์ของทฤษฎีเซต Zermelo–Fraenkel โดยใช้ การแยกแบบมีขอบเขตเท่านั้น ทฤษฎีนี้ได้รับการออกแบบอย่างรอบคอบเพื่อให้สามารถพิจารณาได้ว่าเป็น ทฤษฎี เชิงทำนายด้วย

ทฤษฎี นี้อนุญาตให้ดำเนินการพื้นฐานของการรวมเซตและการตัดกันของเซตได้ แตกต่างจากทฤษฎีเซตของ Kripke-Platek ตรง ที่ใช้สัจพจน์ของการแทนที่แต่ไม่ใช้การเหนี่ยวนำเอปซิลอนมีกลไกทั่วไปในการกำหนดและวิเคราะห์ฟังก์ชัน และบทความนี้ขยายความว่าคณิตศาสตร์ในทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์โดยทั่วไปแตกต่างจากคณิตศาสตร์ในตรรกศาสตร์แบบคลาสสิกอย่างไรมีเซตอนันต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเซตของจำนวนธรรมชาติแต่ไม่มีเซตที่นับไม่ได้แบบคลาสสิก ทฤษฎีนี้ยังไม่สามารถจำลองการดำเนินการของเลขคณิต Heytingได้ เนื้อหาในส่วนนี้สรุปโดยอธิบายรายละเอียดความสัมพันธ์ของหลักการทางทฤษฎีเซตเพิ่มเติมกับการเรียกซ้ำแบบดั้งเดิม

ในตรรกศาสตร์เชิงสัญชาตญาณตรรกศาสตร์คลาสสิกสามารถอธิบายได้ด้วยสัจพจน์ของทฤษฎีเซตบวกกับสัจพจน์ของเซตกำลังเมื่อเพิ่มการรวมกันแบบคลาสสิกอย่างเคร่งครัดของการแยกอย่างสมบูรณ์และสัจพจน์ของความสม่ำเสมอเข้าไป ด้วย

สัญกรณ์

ในทฤษฎีเซต เชิงสัจพจน์ เซตคือสิ่งที่มีคุณสมบัติ แต่ความสัมพันธ์ระหว่างแนวคิดเรื่องเซตกับตรรกศาสตร์นั้นซับซ้อนกว่านั้น ตัวอย่างเช่นคุณสมบัติของการเป็นจำนวนธรรมชาติที่น้อยกว่า 100 อาจถูกปรับเปลี่ยนใหม่เป็นการเป็นสมาชิกของเซตของจำนวนที่มีคุณสมบัตินั้น สัจพจน์ของทฤษฎีเซตควบคุมการมีอยู่ของเซต และด้วยเหตุนี้จึงควบคุมว่าตัวบ่งชี้ใดบ้างที่สามารถทำให้เป็นรูปธรรมได้ในฐานะที่เป็นสิ่งที่มีอยู่จริงในความหมายนี้ การกำหนดคุณสมบัติก็ถูกควบคุมโดยตรงโดยสัจพจน์เช่นกัน ดังที่จะกล่าวถึงต่อไป สำหรับการพิจารณาในทางปฏิบัติ ลองพิจารณาคุณสมบัติของการเป็นลำดับของผลลัพธ์การโยนเหรียญที่โดยรวมแล้วแสดงหัวมากกว่าก้อย คุณสมบัตินี้อาจใช้เพื่อแยกเซตย่อยที่สอดคล้องกันของเซตใด ๆ ของลำดับการโยนเหรียญที่จำกัด ในทำนองเดียวกัน การ กำหนดรูปแบบ เชิงทฤษฎีการวัดของเหตุการณ์ความน่าจะเป็นนั้นอิงอยู่กับเซตอย่างชัดเจนและให้ตัวอย่างอีกมากมาย

ส่วนนี้จะแนะนำภาษาของวัตถุและแนวคิดเสริมที่ใช้ในการทำให้เป็นรูปธรรมนี้

ภาษา

สัญลักษณ์เชื่อมประโยคที่ใช้ในการสร้างสูตรทางไวยากรณ์เป็นมาตรฐาน สัจพจน์ของทฤษฎีเซตให้วิธีการพิสูจน์ความเท่าเทียมกัน " " ของเซต และสัญลักษณ์นั้นอาจถูกนำไปใช้กับคลาสได้โดยการใช้สัญลักษณ์อย่างไม่ถูกต้องเซตที่สามารถตัดสินความเท่าเทียมกันได้เรียกว่าเซตแบบไม่ต่อเนื่องการปฏิเสธ " " ของความเท่าเทียมกันบางครั้งเรียกว่าการปฏิเสธความเท่าเทียมกัน และมักเขียนว่า " " อย่างไรก็ตาม ในบริบทที่มีความสัมพันธ์แบบแยกจากกันเช่น เมื่อจัดการกับลำดับ สัญลักษณ์หลังนี้บางครั้งก็ถูกใช้เพื่อสิ่งอื่นที่แตกต่างออกไป

วิธีการทั่วไปที่ใช้กันในที่นี้ก็คือการขยายตรรกะพื้นฐานออกไปโดยใช้ตัวบ่งชี้ทวิภาคดั้งเดิมของทฤษฎีเซตเพียงตัวเดียวเท่านั้นเช่นเดียวกับความเท่าเทียมกัน การปฏิเสธความเป็นองค์ประกอบมักจะเขียนว่า

ตัวแปร

ด้านล่างอักษรกรีกหมายถึงประพจน์หรือตัวแปรภาคแสดงในแบบแผนสัจพจน์และหรือใช้สำหรับภาคแสดงเฉพาะดังกล่าว คำว่า "ภาคแสดง" บางครั้งก็ใช้แทนกันได้กับคำว่า "สูตร" แม้แต่ในกรณีเอกภาคก็ตาม

ตัวบ่งปริมาณจะใช้กับเซตเท่านั้น และจะใช้ตัวอักษรพิมพ์เล็กแทน โดยทั่วไปแล้ว อาจใช้เครื่องหมายวงเล็บเพื่อแสดงภาคแสดง เพื่อเน้นตัวแปรอิสระบางตัวในนิพจน์ทางไวยากรณ์ เช่น " " การมีอยู่เพียงหนึ่งเดียวในที่นี้หมายถึง.

ชั้นเรียน

โดยทั่วไปแล้ว เรามักใช้สัญกรณ์การสร้างเซตสำหรับคลาสซึ่งในบริบทส่วนใหญ่ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของภาษาวัตถุ แต่ใช้เพื่อการอธิบายที่กระชับ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เราอาจแนะนำการประกาศสัญกรณ์ของคลาสที่เกี่ยวข้องผ่าน " " เพื่อแสดงสิ่งใด ๆในรูป. สามารถใช้述语ที่เทียบเท่าทางตรรกะเพื่อแนะนำคลาสเดียวกันได้ นอกจากนี้ยังเขียนเป็นตัวย่อสำหรับ ตัวอย่างเช่น เราอาจพิจารณาและสิ่งนี้ก็ถูกแสดงด้วย เช่นกัน

เราย่อ คำว่า by และby แนวคิดทางไวยากรณ์ของการกำหนดปริมาณแบบจำกัดในความหมายนี้สามารถมีบทบาทในการกำหนดแบบแผนสัจพจน์ ดังที่เห็นได้จากการอธิบายสัจพจน์ด้านล่าง แสดงการอ้างสิทธิ์ของคลาสย่อยเช่นโดยสำหรับภาคแสดงโดย ปริยาย และดังนั้นจึงสรุปได้ว่าแนวคิดของตัวกำหนดปริมาณแบบจำกัดเซตย่อย ดังเช่นใน ได้ถูกนำมาใช้ในการศึกษาทฤษฎีเซตเช่นกัน แต่จะไม่กล่าวถึงเพิ่มเติมในที่นี้

ถ้าพิสูจน์ได้ว่ามีเซตอยู่ภายในคลาสนั่นหมายความว่า เราจะเรียกคลาสนั้นว่า " มีสมาชิกอยู่ " เราอาจใช้การกำหนดปริมาณในเพื่อแสดงสิ่งนี้ได้เป็นคลาสนั้นจะพิสูจน์ได้ว่าไม่ใช่เซตว่าง ซึ่งจะกล่าวถึงต่อไป แม้ว่าในทางคลาสสิกจะเทียบเท่ากัน แต่ " ไม่ว่าง ในเชิงสร้างสรรค์ " เป็นแนวคิดที่อ่อนกว่า มีการปฏิเสธสองครั้ง และควรเรียกว่า " ไม่มีสมาชิกอยู่ " น่าเสียดายที่คำที่ใช้เรียกแนวคิดที่มีประโยชน์มากกว่าอย่าง "มีสมาชิกอยู่" นั้นไม่ค่อยได้ใช้ในคณิตศาสตร์คลาสสิก

มีสองวิธีในการแสดงว่าคลาสต่างๆแยกจากกันซึ่งสามารถรวบรวมกฎการปฏิเสธที่ถูกต้องตามสัญชาตญาณได้หลายข้อ: โดยใช้สัญลักษณ์ข้างต้น นี่คือความสมมูลเชิงตรรกะล้วนๆ และในบทความนี้ ข้อเสนอจะสามารถแสดงได้ใน รูป อีกด้วย

เรียกว่าคลาสย่อยสามารถแยกออกจาก คลาสหลักได้ หากเงื่อนไขการเป็นสมาชิกแบบสัมพัทธ์สามารถตัดสินได้ กล่าวคือ ถ้าเงื่อนไขนั้นเป็นจริง นอกจากนี้ยังเรียกว่าคลาสย่อยสามารถตัดสินได้ หากคลาสหลักมีความชัดเจนจากบริบท ซึ่งมักจะเป็นเซตของจำนวนธรรมชาติ

ความเท่าเทียมกันเชิงขยาย

ใช้สัญลักษณ์ เพื่อแสดงว่าสองคลาสมีสมาชิกเหมือนกันทุกประการ กล่าวคือหรือเทียบเท่ากับ ซึ่งไม่ควรสับสนกับแนวคิดเรื่องจำนวนสมาชิกที่ เท่า กันซึ่งจะกล่าวถึงต่อไป

โดยใช้สัญลักษณ์แทนความสัมพันธ์ที่สะดวกระหว่างและสัจพจน์ในรูปแบบจะตั้งสมมติฐานว่ากลุ่มของเซตทั้งหมดที่เป็นจริงนั้น ก่อให้เกิดเซตในรูปแบบที่ไม่เป็นทางการมากนัก อาจแสดงได้เป็น ในทำนองเดียวกัน ข้อเสนอสื่อถึง " เมื่ออยู่ในกลุ่มเซตของทฤษฎี" สำหรับกรณีที่เป็นตัวบ่งชี้ที่ผิดอย่างเห็นได้ชัด ข้อเสนอจะเทียบเท่ากับการปฏิเสธข้ออ้างการมีอยู่ก่อนหน้านี้ ซึ่งแสดงถึงการไม่มีอยู่ของในฐานะเซต

นอกจากนี้ ยังมีการขยายแนวคิดเรื่องความเข้าใจในชั้นเรียนเพิ่มเติมดังที่กล่าวมาข้างต้น ซึ่งใช้กันทั่วไปในทฤษฎีเซต โดยให้ความหมายแก่ข้อความต่างๆ เช่น " " และอื่นๆ

ในทางไวยากรณ์แล้ว เซต อาจถูกกำหนดลักษณะโดยใช้述语 2-ary อีกรูปแบบหนึ่งได้เช่นกันโดยที่ด้านขวามืออาจขึ้นอยู่กับตัวแปรจริงและอาจขึ้นอยู่กับการเป็นสมาชิกในตัวมันเองด้วย

เกี่ยวกับการใช้ตรรกะแบบสัญชาตญาณ

ตรรกศาสตร์ของทฤษฎีเซตที่กล่าวถึงในที่นี้เป็นแบบสร้างสรรค์ กล่าวคือ มันปฏิเสธหลักการของสิ่งที่ไม่รวมอยู่ตรงกลาง (excluded middle ) กล่าว คือการเชื่อมแบบ " หรือ" (disjunction) นั้น เป็นจริงโดยอัตโนมัติสำหรับทุกประพจน์ สิ่งนี้มักถูกเรียกว่า กฎ ของสิ่งที่ไม่รวมอยู่ตรงกลาง ( law of excluded middle ) ในบริบทที่ถือว่าเป็นเช่นนั้น โดยทั่วไปแล้ว ในเชิงสร้างสรรค์ เพื่อพิสูจน์สิ่งที่ไม่รวมอยู่ตรงกลางสำหรับประพจน์ กล่าวคือ เพื่อพิสูจน์การเชื่อมแบบ " หรือ" นั้น จำเป็นต้องพิสูจน์อย่าง ใดอย่างหนึ่งอย่างชัดเจน เมื่อมีการพิสูจน์อย่างใดอย่างหนึ่งแล้ว เราจะกล่าวว่าประพจน์นั้นสามารถตัดสินได้ (decidable) และสิ่งนี้จะหมายความโดยตรรกะว่าการเชื่อมแบบ "หรือ" นั้นเป็นจริง ในทำนองเดียวกันและพบได้บ่อยกว่านั้น ตัวบ่งชี้สำหรับในโดเมนจะกล่าวได้ว่าสามารถตัดสินได้เมื่อข้อความที่ซับซ้อนกว่านั้นสามารถพิสูจน์ได้ สัจพจน์ที่ไม่ใช่แบบสร้างสรรค์อาจทำให้การพิสูจน์ที่อ้างถึงความสามารถในการตัดสินของ(และ/หรือ) ดังกล่าวอย่างเป็นทางการ ในแง่ที่ว่ามันพิสูจน์สิ่งที่ไม่รวมอยู่ตรงกลางสำหรับ(หรือข้อความที่ใช้ตัวบ่งปริมาณข้างต้น) โดยไม่ต้องแสดงความจริงของด้านใดด้านหนึ่งของการเชื่อมแบบ "หรือ" กรณีนี้มักเกิดขึ้นในตรรกศาสตร์คลาสสิก ในทางตรงกันข้าม ทฤษฎีสัจพจน์ที่ถือว่าเป็นการสร้างสรรค์มักจะไม่ยอมให้มีการพิสูจน์แบบคลาสสิกหลายข้อเกี่ยวกับข้อความที่มีคุณสมบัติซึ่งพิสูจน์ได้ว่าไม่สามารถ ตัดสินได้ด้วยวิธีการ คำนวณ

กฎแห่งความไม่ขัดแย้งเป็นกรณีพิเศษของรูปแบบประพจน์ของmodus ponensการใช้กฎดังกล่าวกับข้อความปฏิเสธใดๆ ทำให้ กฎของเดอ มอร์แกนที่ถูกต้องข้อหนึ่งปรากฏขึ้นแล้วในตรรกะขั้นต่ำ ที่อนุรักษ์นิยมกว่า กล่าวคือตรรกะแบบสัญชาตญาณนิยมยังคงตั้งสมมติฐานว่า เป็นไปไม่ได้ที่จะตัดประพจน์และตัดการปฏิเสธของประพจน์นั้นออกไปพร้อมกัน ดังนั้นการปฏิเสธข้อความตรงกลางที่ถูกยกเว้นสำหรับประพจน์แต่ละข้อจึงไม่สอดคล้องกัน ในที่นี้ การปฏิเสธซ้ำซ้อนแสดงให้เห็นว่าข้อความการแยกที่พิสูจน์แล้วในขณะนี้ไม่สามารถตัดออกหรือปฏิเสธได้เลย แม้ในกรณีที่การแยกนั้นอาจพิสูจน์ไม่ได้ (ตัวอย่างเช่น โดยการแสดงให้เห็นหนึ่งในส่วนประกอบของการแยก ดังนั้นจึงตัดสินใจ) จากสัจพจน์ที่สมมติขึ้น

ตรรกศาสตร์เชิงสัญชาตญาณที่อยู่เบื้องหลังทฤษฎีเซตที่กล่าวถึงในที่นี้ แตกต่างจากตรรกศาสตร์ขั้นต่ำตรงที่ยังคงอนุญาตให้มีการกำจัดการปฏิเสธซ้ำซ้อนสำหรับประพจน์แต่ละประพจน์ซึ่งหลักการยกเว้นตรงกลางเป็นจริง ในทางกลับกัน การกำหนดทฤษฎีบทเกี่ยวกับวัตถุจำกัดมักจะไม่แตกต่างจากแบบคลาสสิก เมื่อกำหนดแบบจำลองของจำนวนธรรมชาติทั้งหมดแล้ว สิ่งที่เทียบเท่าสำหรับภาคแสดง นั่นคือหลักการของมาร์คอฟจะไม่เป็นจริงโดยอัตโนมัติ แต่สามารถพิจารณาได้ว่าเป็นหลักการเพิ่มเติม

ในโดเมนที่มีผู้คนอาศัยอยู่และใช้การระเบิด การเชื่อมโยงแบบ "หรือ" บ่งบอกถึงข้ออ้างการมีอยู่ซึ่งในทางกลับกันก็บ่งบอกถึงในทางคลาสสิก การบ่งชี้เหล่านี้สามารถย้อนกลับได้เสมอ หากข้อใดข้อหนึ่งก่อนหน้านี้ถูกต้องในทางคลาสสิก ก็อาจคุ้มค่าที่จะพยายามพิสูจน์มันในรูปแบบหลัง สำหรับกรณีพิเศษที่ถูกปฏิเสธ เราจะจัดการกับข้ออ้างการมีอยู่ของตัวอย่างค้านซึ่งโดยทั่วไปแล้วมีความแข็งแกร่งกว่าข้ออ้างการปฏิเสธในเชิงสร้างสรรค์การยกตัวอย่างที่ขัดแย้งกัน แน่นอนว่าหมายความว่าไม่ใช่กรณีที่เป็นจริงสำหรับทุก ที่เป็นไปได้แต่เรายังสามารถแสดงให้เห็นได้ว่าการเป็นจริงสำหรับทุกจะนำไปสู่ความขัดแย้งทางตรรกะโดยไม่ต้องอาศัยตัวอย่างค้านเฉพาะ และแม้กระทั่งในขณะที่ไม่สามารถสร้างตัวอย่างค้านได้ ในกรณีหลังนี้ ในเชิงสร้างสรรค์ เราไม่ได้กำหนดข้ออ้างการมีอยู่

ความเท่าเทียมกัน

โดยใช้สัญลักษณ์ที่แนะนำข้างต้น สัจพจน์ต่อไปนี้ให้วิธีการพิสูจน์ความเท่าเทียมกัน " " ของเซต สองเซต โดยที่เมื่อแทนค่าแล้ว ตัวบ่งชี้ใดๆ เกี่ยวกับจะแปลงเป็นตัวบ่งชี้ใดๆ ของ ได้ด้วยคุณสมบัติทางตรรกะของความเท่าเทียมกัน ทิศทางตรงกันข้ามของการบ่งชี้ที่สมมติขึ้นจึงเป็นจริงโดยอัตโนมัติ

การขยายตัว

ในการตีความเชิงสร้างสรรค์ องค์ประกอบของกลุ่มย่อยของอาจมีข้อมูลมากกว่าองค์ประกอบของในแง่ที่ว่า การสามารถตัดสินได้ก็คือการสามารถตัดสินได้และ (เว้นแต่ว่าการเชื่อมโยงแบบเลือกทั้งหมดจะมาจากสัจพจน์) ในการตีความของ Brouwer–Heyting–Kolmogorovนี่หมายถึงการพิสูจน์หรือการปฏิเสธ เนื่องจากอาจไม่สามารถแยกออกจาก ได้กล่าวคืออาจไม่สามารถตัดสินได้สำหรับองค์ประกอบทั้งหมดในดังนั้น สองกลุ่มและจะต้องถูกแยกแยะออกจากกันโดยหลักการเบื้องต้น

พิจารณาเงื่อนไขที่พิสูจน์ได้ว่าเป็นจริงสำหรับทุกองค์ประกอบของเซตโดยที่และสมมติว่าคลาสทางด้านขวามือได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นเซต โปรดสังเกตว่า แม้ว่าเซตทางด้านขวามือนี้จะเชื่อมโยงกับข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับการพิสูจน์ความถูกต้องของเงื่อนไขสำหรับทุกองค์ประกอบอย่างไม่เป็นทางการก็ตาม แต่สัจพจน์ความเท่าเทียม (Extensionality axiom) กำหนดว่า ในทฤษฎีเซตของเรา เซตทางด้านขวามือจะถูกตัดสินว่าเท่ากับเซตทางด้านซ้ายมือ

การวิเคราะห์ข้างต้นยังแสดงให้เห็นว่า ข้อความในรูปแบบซึ่งในสัญกรณ์คลาสแบบไม่เป็นทางการอาจแสดงได้เป็นนั้น สามารถแสดงได้อย่างเทียบเท่ากันเป็นซึ่งหมายความว่า การพิสูจน์ทฤษฎีบทดังกล่าว (เช่น ทฤษฎีบทที่พิสูจน์ได้จากการเหนี่ยวนำทางคณิตศาสตร์อย่างสมบูรณ์) จะช่วยให้สามารถแทนที่คลาสย่อยของทางด้านซ้ายมือของสมการด้วยในสูตรใดๆ ก็ได้

โปรดทราบว่าการใช้ " " เป็นสัญลักษณ์ในทฤษฎีตรรกศาสตร์ภาคแสดง ทำให้ความเท่าเทียมกันของสองพจน์เป็นนิพจน์ที่ไม่ต้องใช้ตัวบ่งปริมาณ

แนวทางทางเลือก

แม้ว่าหลักการนี้จะถูกนำมาใช้บ่อยครั้ง แต่ก็ได้รับการวิพากษ์วิจารณ์ในความคิดเชิงสร้างสรรค์ เนื่องจากมันทำให้คุณสมบัติที่นิยามแตกต่างกัน หรืออย่างน้อยก็เซตที่มองว่าเป็นส่วนขยายของคุณสมบัติเหล่านั้น ซึ่งเป็นแนวคิด แบบเฟร เกียน ยุบรวมกันไปโดยปริยาย

ทฤษฎีประเภทสมัยใหม่อาจมุ่งเน้นไปที่การกำหนดความเท่าเทียมกันที่ต้องการ " " ในแง่ของฟังก์ชัน ดังเช่นที่เห็นได้ในเรื่องความเท่าเทียมกันของประเภท แนวคิดที่เกี่ยวข้องอย่างเรื่อง ขอบเขตของฟังก์ชันมักไม่ถูกนำมาใช้ในทฤษฎีประเภท

กรอบแนวคิดอื่นๆ สำหรับคณิตศาสตร์เชิงสร้างสรรค์อาจเรียกร้องกฎเฉพาะสำหรับการเท่ากันหรือการแยกออกจากกันสำหรับองค์ประกอบของแต่ละเซตที่กล่าวถึง แต่ในแนวทางที่เน้นการแยกออกจากกันของเซต อาจใช้คำจำกัดความข้างต้นในแง่ของเซตย่อยเพื่ออธิบายแนวคิดเรื่องความเท่ากันของเซตย่อยเหล่านั้นได้เช่นกัน ในทำนองเดียวกัน แนวคิดอย่างหลวมๆ ของการเติมเต็มของเซตย่อยสองเซตและเกิดขึ้นเมื่อสมาชิกสองตัวใดๆและสามารถพิสูจน์ได้ว่าแยกออกจากกัน ชุดของคู่ที่เติมเต็มกันนั้นมีพฤติกรรมที่ดี ทางพีชคณิต

ชุดการรวม

กำหนดสัญลักษณ์แสดงความสัมพันธ์ของการจับคู่ขององค์ประกอบที่กำหนดจำนวนหนึ่งโดยใช้การเชื่อมแบบ "หรือ" ตัวอย่างเช่นคือประโยคที่ไม่มีตัวบ่งปริมาณและในทำนองเดียวกันคือประโยคและอื่นๆ

ข้อสมมติฐานพื้นฐานเกี่ยวกับการดำรงอยู่เพิ่มเติมอีกสองข้อที่กำหนดให้กับเซตอื่นๆ มีดังต่อไปนี้ ประการแรก

การจับคู่

จากนิยามข้างต้นจะขยายเป็นดังนั้นนี่จึงเป็นการใช้ความเท่าเทียมกันและการเชื่อมแบบ "หรือ" สัจพจน์กล่าวว่า สำหรับเซตสองเซตใดๆและจะมีอย่างน้อยหนึ่งเซตซึ่งประกอบด้วยเซตทั้งสองนั้นอย่าง น้อยหนึ่งเซต

ด้วยการแยกขอบเขตด้านล่าง คลาสนี้จึงมีอยู่จริงในฐานะเซต กำหนดให้เป็นแบบจำลองคู่ลำดับมาตรฐานดังนั้น เช่น จึงหมายถึงสูตรที่มีขอบเขตอีกสูตรหนึ่งในภาษาเชิงทฤษฎีอย่างเป็นทางการ

จากนั้น โดยใช้การระบุปริมาณเชิงการมีอยู่และการเชื่อมโยง

สหภาพ

กล่าวคือ สำหรับเซตใดๆ ก็ตามจะมีอย่างน้อยหนึ่งเซตที่ประกอบด้วยสมาชิกทั้งหมดของเซตนั้นเซตที่เล็กที่สุดดังกล่าวคือยูเนียน ของเซต นั้น

โดยทั่วไปแล้ว สัจพจน์ทั้งสองมักถูกกำหนดให้เข้มงวดมากขึ้น โดยใช้ " " แทนที่จะเป็นเพียง " " แม้ว่าในทางเทคนิคแล้วจะซ้ำซ้อนในบริบทของ: เนื่องจากสัจพจน์การแยกด้านล่างถูกกำหนดด้วย " " ดังนั้นสำหรับข้อความต่างๆความเท่าเทียมกันสามารถอนุมานได้ โดยที่ทฤษฎีอนุญาตให้แยกโดยใช้ในกรณีที่เป็นข้อความแสดงการมีอยู่ เช่นในสัจพจน์การรวมกันนี้ ยังมีการกำหนดรูปแบบอื่นโดยใช้ตัวบ่งปริมาณสากล อีกด้วย

นอกจากนี้ การใช้การแยกขอบเขต (bounded Separation) สัจพจน์ทั้งสองที่กล่าวมาข้างต้นรวมกันบ่งบอกถึงการมีอยู่ของการรวมกันแบบไบนารีของสองคลาสและเมื่อคลาสเหล่านั้นได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นเซต ซึ่งแทนด้วยหรือ สำหรับ เซตที่กำหนดไว้เพื่อตรวจสอบการเป็นสมาชิกในการรวมกันของสองเซตที่กำหนดและจำเป็นต้องตรวจสอบส่วนหนึ่งของสัจพจน์ ซึ่งสามารถทำได้โดยการตรวจสอบการเชื่อมโยงแบบเลือก (disjunction) ของตัวบ่งชี้ที่กำหนดเซตและสำหรับในแง่ของเซตที่เกี่ยวข้อง จะทำได้โดยการตรวจสอบการเชื่อมโยงแบบเลือก (disjunction )

สัญลักษณ์การรวมและสัญลักษณ์การสร้างเซตอื่นๆ ยังใช้สำหรับคลาสด้วย ตัวอย่างเช่น ประโยคเสนอเขียนได้ว่า ให้ ตอนนี้ เมื่อกำหนดความสามารถในการตัดสินใจของการเป็นสมาชิกใน กล่าวคือ ข้อความที่อาจเป็นอิสระสามารถแสดงได้เป็นแต่เช่นเดียวกับข้อความตรงกลางที่ถูกยกเว้นใดๆ การปฏิเสธซ้ำซ้อนของข้อความหลังนั้นเป็นจริง: การรวมนั้นไม่ได้ถูกครอบครองโดยสิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าการแบ่งส่วนเป็นแนวคิดที่ซับซ้อนกว่านั้นในเชิงสร้างสรรค์ด้วย

การดำรงอยู่ของชุด

คุณสมบัติที่เป็นเท็จสำหรับเซตใดๆ สอดคล้องกับ ชั้น ว่างซึ่งแสดงด้วยหรือศูนย์ การที่ชั้นว่างเป็นเซตนั้นสามารถอนุมานได้ง่ายจากสัจพจน์การมีอยู่ของสิ่งอื่นๆ เช่น สัจพจน์อนันต์ด้านล่าง แต่ถ้าหากเราสนใจที่จะไม่รวมเซตอนันต์ในการศึกษาของเราอย่างชัดเจน เราอาจใช้ ณ จุดนี้

สัจพจน์ของเซตว่าง :

การนำสัญลักษณ์(เพื่อใช้เป็นสัญลักษณ์ย่อสำหรับนิพจน์ที่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติเฉพาะ) มาใช้ถือว่าสมเหตุสมผล เนื่องจากสามารถพิสูจน์ได้ว่าเซตนี้มีเพียงหนึ่งเดียว เนื่องจากเป็นเท็จสำหรับทุก ๆ ดังนั้น สัจพจน์จึงเป็นดังนี้

ทฤษฎีย่อยของไม่มีองค์ประกอบพื้นฐาน (urelement)กล่าวคือ อะตอมที่แยกแยะได้ซึ่งสามารถเป็นสมาชิกของเซตได้ แต่ก็ไม่มีสมาชิกใดๆ อยู่ในตัวมันเองด้วย ในทฤษฎีเซตที่มีองค์ประกอบพื้นฐาน ความเท่าเทียมกันไม่ได้เทียบเท่ากับ อย่างง่ายๆดังที่ระบุไว้ในสัจพจน์ความขยายข้างต้น

ชุดผู้สืบทอด

เขียนแทนซึ่งเท่ากับนั่นคือในทำนองเดียวกัน เขียนแทนซึ่งเท่ากับนั่นคือดังนั้น ข้อเสนอที่เรียบง่ายและพิสูจน์แล้วว่าผิดก็คือ ตัวอย่างเช่น ซึ่งสอดคล้องกับในแบบจำลองเลขคณิตมาตรฐาน อีกครั้ง ในที่นี้ สัญลักษณ์เช่นถูกมองว่าเป็นสัญลักษณ์ที่สะดวก และข้อเสนอใดๆ ก็ตามจะถูกแปลงเป็นนิพจน์โดยใช้เพียง " " และสัญลักษณ์เชิงตรรกะ รวมถึงตัวบ่งปริมาณ พร้อมกับการวิเคราะห์เชิงอภิคณิตศาสตร์ที่แสดงให้เห็นว่าความสามารถของทฤษฎีใหม่นั้นเทียบเท่ากันอย่างมีประสิทธิภาพการขยายอย่างเป็นทางการโดยใช้สัญลักษณ์เช่น ก็อาจได้รับการพิจารณาเช่นกัน

โดยทั่วไปแล้ว สำหรับเซตหนึ่งให้กำหนดเซตผู้สืบทอดเป็นการทำงานร่วมกันของการดำเนินการผู้สืบทอดกับความสัมพันธ์การเป็นสมาชิกมีข้อความเวียนเกิด ในแง่ที่ว่าโดยสมบัติการสะท้อนกลับของความเท่าเทียมกันและโดยเฉพาะอย่างยิ่งจะมีสมาชิกอยู่เสมอ

บีซีเอสที

ต่อไปนี้เป็นการใช้แบบแผนสัจพจน์ กล่าวคือ สัจพจน์สำหรับชุดของ述语บางชุด แบบแผนสัจพจน์บางส่วนที่กล่าวถึงจะอนุญาตให้มีชุดของพารามิเตอร์ใดๆ ก็ได้ (หมายถึงตัวแปรที่มีชื่อเฉพาะใดๆ ก็ได้) กล่าวคือ อนุญาตให้มีการสร้างอินสแตนซ์ของแบบแผนซึ่ง述语 (บางอย่างโดยเฉพาะ) ขึ้นอยู่กับตัวแปรชุดเพิ่มเติมจำนวนหนึ่ง และข้อความของสัจพจน์นั้นเข้าใจได้ด้วยการปิดแบบสากลภายนอกเพิ่มเติมที่สอดคล้องกัน (เช่นใน)

การแยกจากกัน

ทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์พื้นฐานประกอบด้วยสัจพจน์หลายข้อซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของทฤษฎีเซตมาตรฐานเช่นกัน ยกเว้น สัจพจน์ การแยกแบบ "สมบูรณ์" ที่ถูกลดทอนลง นอกจากสัจพจน์ทั้งสี่ข้างต้นแล้ว ยังตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับการแยกเชิงทำนาย (Predicative Separation) และแบบแผนการแทนที่ (Replacement schema) ด้วย

โครงร่างสัจพจน์ของการแยกภาคแสดง : สำหรับภาคแสดงที่มีขอบเขต ใดๆ ที่มีพารามิเตอร์และชุดตัวแปรที่ไม่เป็นอิสระในนั้น

สัจพจน์นี้เทียบเท่ากับการตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับการมีอยู่ของเซตที่ได้จากการตัดกันของเซตใดๆกับคลาสใดๆ ที่อธิบายด้วยคุณลักษณะสำหรับเซตใดๆที่พิสูจน์แล้วว่าเป็นเซต เมื่อคุณลักษณะถูกกำหนดเป็นเราจะได้การตัดกันแบบไบนารีของเซตและเขียนได้ว่าการตัดกันสอดคล้องกับการเชื่อมโยงในลักษณะที่คล้ายคลึงกับที่การรวมกันสอดคล้องกับการแยกออกจากกัน

เมื่อพิจารณาภาคแสดงเป็นการปฏิเสธจะได้หลักการความแตกต่าง ซึ่งรับรองการมีอยู่ของเซตใดๆ โปรดสังเกตว่าเซตเช่นหรือนั้นว่างเปล่าเสมอ ดังนั้น ดังที่กล่าวไว้ จากการแยกและการมีอยู่ของเซตอย่างน้อยหนึ่งเซต (เช่น อนันต์ด้านล่าง) จะนำไปสู่การมีอยู่ของเซตว่าง(หรือเขียนแทนด้วย) ภายในบริบทแบบอนุรักษ์นิยมนี้แผนผังการแยกเชิงภาคแสดงนั้นเทียบเท่ากับเซตว่างบวกกับการมีอยู่ของจุดตัดทวิภาคสำหรับเซตสองเซตใดๆ รูปแบบหลังของการกำหนดสัจพจน์ไม่ได้ใช้แผนผังสูตร

การแยกเชิงทำนายเป็นแผนผังที่คำนึงถึงลักษณะทางไวยากรณ์ของตัวบ่งชี้ที่กำหนดเซต จนถึงความเท่าเทียมกันที่พิสูจน์ได้ สูตรที่อนุญาตจะถูกแสดงด้วย ซึ่งเป็นระดับต่ำสุดในลำดับชั้น Lévy ทางทฤษฎี เซต[ 13 ] ตัวบ่งชี้ทั่วไปในทฤษฎีเซตไม่เคยถูกจำกัดทางไวยากรณ์ในลักษณะดังกล่าว ดังนั้นในทางปฏิบัติ คลาสย่อยทั่วไปของเซตจึงยังคงเป็นส่วนหนึ่งของภาษาคณิตศาสตร์ เนื่องจากขอบเขตของคลาสย่อยที่เป็นเซตที่พิสูจน์ได้นั้นมีความอ่อนไหวต่อเซตที่มีอยู่แล้ว ขอบเขตนี้จึงขยายออกไปเมื่อมีการเพิ่มสมมติฐานการมีอยู่ของเซตเพิ่มเติม

คลาสที่มีสมาชิกอย่างมากที่สุดหนึ่งตัวเรียกว่าซับซิงเกิลตัน สำหรับประพจน์แนวคิดที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ในการวิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์ของทฤษฎีเซตคือการมองภาคแสดงเป็นซับซิงเกิลตันซึ่งเป็นคลาสย่อยของลำดับที่สองถ้าพิสูจน์ได้ว่าหรือหรือแล้วจะมีสมาชิกอยู่ หรือว่างเปล่า (ไม่มีสมาชิก) หรือไม่ว่างเปล่า (ไม่มีสมาชิก) ตามลำดับ เห็นได้ชัดว่าเทียบเท่ากับประพจน์และ เช่นกันในทำนองเดียวกันเทียบเท่ากับและเทียบเท่ากับ ดังนั้นในที่นี้การที่แยกออกจาก ได้อย่างแม่นยำหมายความ ว่า ในแบบจำลองของจำนวนธรรมชาติ ถ้าเป็นจำนวนยังแสดงว่าเล็กกว่าการรวมกันที่เป็นส่วนหนึ่งของคำจำกัดความของการดำเนินการสืบทอดข้างต้นสามารถใช้เพื่อแสดงข้อความตรงกลางที่ถูกยกเว้นเป็น กล่าวคือสามารถตัดสินได้ก็ต่อเมื่อผู้สืบทอดของ มีค่ามากกว่าลำดับที่เล็กที่สุด ข้อเสนอแนะนี้ จะได้รับการตัดสินในทางใดทางหนึ่งโดยการกำหนด ว่ามีขนาดเล็กกว่า อย่างไร : โดยการมีขนาดเล็กกว่าอยู่แล้วหรือโดยการเป็นผู้มาก่อนโดยตรงของ อีกวิธีหนึ่งในการแสดงถึงส่วนกลางที่ถูกยกเว้นสำหรับคือการมีอยู่ของสมาชิกจำนวนน้อยที่สุดของคลาสที่มีสมาชิกอาศัยอยู่

ถ้าสัจพจน์การแยกอนุญาตให้แยกได้ด้วยแล้ว จะเป็นเซตย่อยซึ่งอาจเรียกว่าค่าความจริงที่เกี่ยวข้องกับ ค่า ความจริงสองค่าสามารถพิสูจน์ได้ว่าเท่ากันในฐานะเซต โดยการพิสูจน์ความสมมูล ในแง่ของศัพท์เฉพาะนี้ ชุดของค่าการพิสูจน์สามารถเข้าใจได้ล่วงหน้าว่ามีความหลากหลาย ไม่น่าแปลกใจที่ประพจน์ที่ตัดสินได้จะมีค่าความจริงหนึ่งในเซตไบนารี การแยกแบบตรงกลางที่ถูกยกเว้นสำหรับ นั้นก็ถูกบ่งชี้โดยนัยจากข้อความโดยรวมด้วย

ไม่มีชุดสากล

เมื่อใช้คำศัพท์ที่ไม่เป็นทางการเกี่ยวกับกลุ่ม เซตใดๆ ก็ถือว่าเป็นกลุ่มเช่นกัน ในขณะเดียวกัน ก็มีสิ่งที่เรียกว่า กลุ่ม ที่แท้จริงซึ่งไม่สามารถขยายไปเป็นเซตได้ เมื่อในทฤษฎีมีการพิสูจน์ว่าแล้ว ก็ต้องเป็นกลุ่มที่แท้จริงด้วย (เมื่อพิจารณาจากมุมมองของเซต ซึ่งเป็นทฤษฎีที่มีการแยกอย่างสมบูรณ์ กลุ่มที่แท้จริงโดยทั่วไปมักถูกมองว่าเป็นกลุ่มที่มีขนาด "ใหญ่เกินไป" ที่จะเป็นเซต ในทางเทคนิคแล้ว พวกมันเป็นคลาสย่อยของลำดับชั้นสะสมที่ขยายออกไปเกินขอบเขตเชิงลำดับใดๆ)

จากข้อสังเกตในส่วนเกี่ยวกับการรวมเซต เซตหนึ่งๆ ไม่สามารถตัดออกจากการเป็นสมาชิกของคลาสในรูปแบบ ได้อย่างสอดคล้องการพิสูจน์เชิงสร้างสรรค์ว่าเซตนั้นอยู่ในคลาสดังกล่าวมีข้อมูลอยู่ ทีนี้ ถ้าเป็นเซต คลาส ก็สามารถพิสูจน์ได้ว่าเป็นคลาสที่เหมาะสม ต่อไปนี้จะแสดงให้เห็นในกรณีพิเศษเมื่อว่างเปล่า กล่าวคือเมื่อด้านขวาเป็นคลาสสากล เนื่องจากเป็นผลลัพธ์เชิงลบ จึงอ่านได้ดังในทฤษฎีคลาสสิก

ข้อความต่อไปนี้ใช้ได้กับความสัมพันธ์ใดๆ ก็ตามมันให้เงื่อนไขเชิงตรรกะล้วนๆ ที่ว่า สองพจน์และไม่สามารถมีความสัมพันธ์กันได้

สิ่งที่สำคัญที่สุดในที่นี้คือการปฏิเสธส่วนแยกสุดท้าย. นิพจน์นี้ไม่เกี่ยวข้องกับการกำหนดปริมาณแบบไม่จำกัด และจึงได้รับอนุญาตในทฤษฎีการแยกการสร้างของรัสเซลแสดงให้เห็นว่า. ดังนั้นสำหรับเซตใดๆการแยกเชิงทำนายเพียงอย่างเดียวบ่งชี้ว่ามีเซต ซึ่งไม่ใช่สมาชิกของ. โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไม่มีเซตสากลใดๆที่สามารถมีอยู่ได้ในทฤษฎีนี้

ในทฤษฎีที่นำเอาสัจพจน์ของความสม่ำเสมอ มาใช้เพิ่มเติม เช่นพิสูจน์ได้ว่าไม่จริงสำหรับเซตใดๆดังนั้นจึงหมายความว่าเซตย่อยเท่ากับตัวมันเอง และคลาสคือเซตว่าง

สำหรับค่าใดๆ ของและกรณีพิเศษในสูตรข้างต้นจะให้ผลลัพธ์ดังนี้

สิ่งนี้หมายความอยู่แล้วว่าไม่มีเซตใดเท่ากับซับคลาสของคลาสสากล กล่าวคือ ซับคลาสนั้นเป็นซับคลาสที่แท้จริงด้วย แต่ถึงแม้จะไม่มีความสม่ำเสมอ ก็ยังสอดคล้องที่จะมีคลาสที่แท้จริงของสมาชิกเอกพจน์ซึ่งแต่ละสมาชิกนั้นประกอบด้วยตัวมันเองอย่างสมบูรณ์

อนึ่ง ในทฤษฎีที่มีการแบ่งชั้นอย่างเช่นIntuitionistic New Foundationsนั้น การแสดงออกทางไวยากรณ์อาจไม่ได้รับอนุญาตในเรื่องการแยกส่วน ดังนั้น การพิสูจน์การปฏิเสธการมีอยู่ของเซตสากลข้างต้นจึงไม่สามารถทำได้ในทฤษฎีนั้น

ความสามารถในการทำนาย

โครงสร้างสัจพจน์ของการแยกเชิงทำนาย (Predicative Separation) เรียกอีกอย่างว่าการแยก (Separation) หรือ การแยกแบบมีขอบเขต (Bounded Separation) เช่น การแยกสำหรับตัวบ่งปริมาณที่มีขอบเขต ของเซต เท่านั้น (หมายเหตุเตือน: ระบบการตั้งชื่อลำดับชั้นของ Lévy นั้นคล้ายคลึงกับ ลำดับชั้น ทางคณิตศาสตร์แม้ว่าการเปรียบเทียบอาจมีความละเอียดอ่อน: การจัดประเภททางคณิตศาสตร์บางครั้งไม่ได้แสดงออกมาในเชิงไวยากรณ์ แต่แสดงออกมาในแง่ของกลุ่มย่อยของจำนวนธรรมชาติ นอกจากนี้ ระดับล่างสุดของลำดับชั้นทางคณิตศาสตร์มีคำจำกัดความทั่วไปหลายอย่าง ซึ่งบางอย่างไม่อนุญาตให้ใช้ฟังก์ชันทั้งหมดบางอย่าง ความแตกต่างที่คล้ายกันนี้ไม่เกี่ยวข้องในระดับที่สูงกว่า สุดท้ายนี้ โปรดทราบว่าการจัดประเภทของสูตรอาจแสดงออกมาได้ถึงความเท่าเทียมกันในทฤษฎี)

โครงสร้างดังกล่าวเป็นวิธีการที่Mac Lane ใช้ใน การลดทอนระบบที่ใกล้เคียงกับทฤษฎีเซตของ Zermelo สำหรับรากฐานทางคณิตศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับทฤษฎีโทโพสนอกจากนี้ยังใช้ในการศึกษาเรื่องความแน่นอนและเป็นส่วนหนึ่งของการกำหนดทฤษฎีเซตของ Kripke-Platekด้วย

ข้อจำกัดในสัจพจน์ยังทำหน้าที่เป็นผู้เฝ้ารักษา คำจำกัดความ ที่ไม่สามารถระบุได้อย่างชัดเจน กล่าวคือ ไม่ควรกล่าวอ้างถึงการมีอยู่ของวัตถุที่ไม่สามารถอธิบายได้อย่างชัดเจน หรือวัตถุที่มีคำจำกัดความเกี่ยวข้องกับตัวมันเองหรือการอ้างอิงถึงคลาสที่เหมาะสม เช่น เมื่อคุณสมบัติที่จะตรวจสอบเกี่ยวข้องกับตัวบ่งปริมาณสากล ดังนั้นในทฤษฎีเชิงสร้างสรรค์ที่ไม่มีสัจพจน์ของเซตกำลังเมื่อหมายถึงภาคแสดง 2-ary บางอย่าง โดยทั่วไปแล้วไม่ควรคาดหวังว่าคลาสย่อยของจะเป็นเซต ในกรณีที่มันถูกกำหนดไว้ เช่น ใน

,

หรือผ่านคำจำกัดความที่คล้ายกันซึ่งเกี่ยวข้องกับการหาปริมาณเหนือเซตต่างๆโปรดทราบว่าหากคลาสย่อยนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นเซต เซตย่อยนี้เองก็จะอยู่ในขอบเขตที่ไม่จำกัดของตัวแปรเซตด้วยกล่าวอีกนัยหนึ่ง เนื่องจากคุณสมบัติของคลาสย่อยนั้นเป็นไปตามเงื่อนไข เซตที่แน่นอนนี้ซึ่งกำหนดโดยใช้การแสดงออกจะมีบทบาทในการกำหนดลักษณะเฉพาะของตัวมันเอง

แม้ว่าการแยกเชิงทำนายจะนำไปสู่จำนวนนิยามของคลาสที่กำหนดให้เป็นเซตที่น้อยลง แต่ก็ควรเน้นย้ำว่านิยามของคลาสจำนวนมากที่เทียบเท่ากันในเชิงคลาสสิกนั้นไม่เทียบเท่ากันเมื่อจำกัดตัวเองอยู่กับตรรกะที่อ่อนกว่า เนื่องจากความไม่สามารถตัดสินได้ของภาคแสดงทั่วไป แนวคิดของเซตย่อยและคลาสย่อยจึงมีความซับซ้อนมากขึ้นโดยอัตโนมัติในทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์มากกว่าในทฤษฎีคลาสสิก ดังนั้นด้วยวิธีนี้จึงได้ทฤษฎีที่กว้างขึ้น สิ่งนี้ยังคงเป็นจริงหากใช้การแยกอย่างสมบูรณ์ เช่นในทฤษฎีซึ่งอย่างไรก็ตามทำให้คุณสมบัติการมีอยู่และการตีความเชิงทฤษฎีประเภทมาตรฐานเสียไป และด้วยวิธีนี้จึงทำให้มุมมองจากล่างขึ้นบนของเซตเชิงสร้างสรรค์เสียไป นอกจากนี้ เนื่องจากsubtypingไม่ใช่คุณสมบัติที่จำเป็นของทฤษฎีประเภทเชิงสร้างสรรค์จึงกล่าวได้ว่าทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์แตกต่างจากกรอบงานนั้นมาก

ทดแทน

ต่อไปให้พิจารณา

โครงร่างสัจพจน์ของการแทนที่ : สำหรับ述语ใดๆที่มีตัวแปรเซตที่ไม่เป็นอิสระอยู่ภายในนั้น

เป็นการรับรองการมีอยู่ของเซตของเงื่อนไขที่คล้ายฟังก์ชัน ซึ่งได้มาจากโดเมนของเงื่อนไขเหล่านั้น ในการกำหนดข้างต้น เงื่อนไขไม่ได้ถูกจำกัดในลักษณะเดียวกับแบบแผนการแยก แต่สัจพจน์นี้ได้รวมเอาตัวบ่งปริมาณการมีอยู่ไว้ในเงื่อนไขเบื้องต้นแล้ว แน่นอนว่าอาจพิจารณาแบบแผนที่อ่อนกว่านี้ได้เช่นกัน

โดยผ่านการแทนที่ การมีอยู่ของคู่ใดๆก็ตามย่อมเป็นผลมาจากการมีอยู่ของคู่อื่นๆ ที่เฉพาะเจาะจงเช่นกัน เช่นแต่เนื่องจากการรวมแบบไบนารีที่ใช้ในได้ใช้สัจพจน์การจับคู่ไปแล้ว วิธีการนี้จึงจำเป็นต้องตั้งสมมติฐานการมีอยู่ของมากกว่า การมีอยู่ ของ ในทฤษฎีที่มีสัจพจน์เซตกำลังที่ไม่สามารถทำนายได้ การมีอยู่ของก็สามารถพิสูจน์ได้โดยใช้การแยก

ด้วยแผนผังการแทนที่ ทฤษฎีที่กล่าวมาข้างต้นพิสูจน์ได้ว่าชั้นสมมูลหรือผลรวมดัชนีเป็นเซต โดยเฉพาะอย่างยิ่งผลคูณคาร์ทีเซียนซึ่งเก็บคู่ขององค์ประกอบทั้งหมดของสองเซต เป็นเซต ในทางกลับกัน สำหรับจำนวนคงที่ใดๆ (ในอภิทฤษฎี) นิพจน์ผลคูณที่สอดคล้องกัน เช่นสามารถสร้างเป็นเซตได้ ข้อกำหนดเชิงสัจพจน์สำหรับเซตที่กำหนดแบบเวียนซ้ำในภาษาจะกล่าวถึงเพิ่มเติมด้านล่าง เซตเป็นเซตแบบไม่ต่อเนื่อง กล่าวคือ ความเท่าเทียมกันขององค์ประกอบภายในเซตสามารถตัดสินได้ หากความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกันในฐานะเซตย่อยของสามารถตัดสินได้

การแทนที่มีความเกี่ยวข้องกับการทำความเข้าใจฟังก์ชันและสามารถมองได้ว่าเป็นรูปแบบหนึ่งของการทำความเข้าใจโดยทั่วไปเฉพาะเมื่อมีการสมมติ เท่านั้น การแทนที่จึงจะหมายถึงการแยกอย่างสมบูรณ์ ในกรณีนี้การแทนที่มีความสำคัญอย่างยิ่งในการพิสูจน์การมีอยู่ของเซตที่มีอันดับ สูง กล่าวคือ ผ่านตัวอย่างของแบบแผนสัจพจน์ที่เชื่อมโยงเซตขนาดเล็กกับเซตขนาดใหญ่

ทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์มักมีโครงร่างสัจพจน์แบบการแทนที่ ซึ่งบางครั้งอาจจำกัดอยู่เฉพาะสูตรที่มีขอบเขต อย่างไรก็ตาม เมื่อมีการละทิ้งสัจพจน์อื่นๆ โครงร่างนี้มักจะได้รับการเสริมความแข็งแกร่งขึ้น ไม่ใช่เกินกว่า แต่เพียงเพื่อเรียกความแข็งแกร่งในการพิสูจน์กลับคืนมา สัจพจน์ที่แข็งแกร่งกว่านั้นก็มีอยู่เช่นกัน ซึ่งจะไม่ทำลาย คุณสมบัติการมีอยู่จริงที่แข็งแกร่งของทฤษฎี ดังที่จะกล่าวถึงต่อไป

ถ้าพิสูจน์ได้ว่า เป็นฟังก์ชันบนและมีโคโดเมน(ซึ่งจะกล่าวถึงโดยละเอียดด้านล่าง) แล้วภาพของจะเป็นเซตย่อยของในแนวทางอื่นๆ เกี่ยวกับแนวคิดของเซต แนวคิดของเซตย่อยจะถูกกำหนดในแง่ของ "การดำเนินการ" ในลักษณะนี้

เซตจำกัดทางกรรมพันธุ์

ส่วนประกอบของเซตจำกัดที่สืบทอดได้นั้น สามารถนำไปใช้ในภาษาโปรแกรมทั่วไปใดๆ ก็ได้ สัจพจน์ที่กล่าวถึงข้างต้นนั้นเป็นนามธรรมจากการดำเนินการทั่วไปบนชนิดข้อมูลเซต : การจับคู่และการรวมเกี่ยวข้องกับการซ้อนและการทำให้แบนราบหรือเมื่อรวมกันก็คือการเชื่อมต่อ การแทนที่เกี่ยวข้องกับการทำความเข้าใจและการแยกเกี่ยวข้องกับการกรอง ซึ่งมักจะง่ายกว่า การแทนที่ร่วมกับการเหนี่ยวนำเซต (ที่จะกล่าวถึงต่อไป) เพียงพอที่จะสร้างสัจพจน์ได้อย่างสร้างสรรค์ และทฤษฎีนั้นก็ได้รับการศึกษาโดยไม่ต้องใช้ค่าอนันต์ด้วย

การผสมผสานระหว่างการจับคู่และการรวมกัน สัจพจน์ที่เกี่ยวข้องกับผู้สืบทอดได้ง่ายกว่าคือสัจพจน์ของการเชื่อมโยง [ 14 ] [ 15 ] หลักการดังกล่าวมีความเกี่ยวข้องกับการสร้างแบบจำลองมาตรฐานของลำดับ Neumann แต่ละ รายการ นอกจากนี้ยังมีสูตรสัจพจน์ที่จับคู่การรวมและการแทนที่เข้าด้วยกัน แม้ว่าการตั้งสมมติฐานการแทนที่จะไม่ใช่สิ่งจำเป็นในการออกแบบทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์ที่อ่อนแอซึ่งสามารถตีความได้สองทางด้วยเลขคณิต Heyting แต่การเหนี่ยวนำบางรูปแบบนั้นจำเป็น เพื่อเปรียบเทียบ ลองพิจารณาทฤษฎีคลาสสิกที่อ่อนแอมากที่เรียกว่าทฤษฎีเซตทั่วไปซึ่งตีความคลาสของจำนวนธรรมชาติและเลขคณิตของพวกมันผ่านเพียงแค่การขยาย การเชื่อมโยง และการแยกอย่างสมบูรณ์

การอภิปรายต่อไปนี้จะดำเนินต่อไปด้วยสัจพจน์ที่รับรองการมีอยู่ของวัตถุ ซึ่งในรูปแบบที่แตกต่างกันแต่เกี่ยวข้องกันนั้น ก็พบได้ในทฤษฎีประเภทที่ขึ้นอยู่กัน ด้วยเช่นกัน กล่าว คือผลคูณและการรวบรวมจำนวนธรรมชาติเป็นเซตที่สมบูรณ์ เซตอนันต์มีประโยชน์อย่างยิ่งในการให้เหตุผลเกี่ยวกับการดำเนินการที่ใช้กับลำดับที่กำหนดบนโดเมน ดัชนีที่ไม่จำกัด เช่น การหาอนุพันธ์อย่างเป็นทางการของฟังก์ชันก่อกำเนิดหรือการบวกของลำดับโคชีสองลำดับ

ECST ผ่าน Strong Infinity

สำหรับเงื่อนไขคงที่และเซตหนึ่งข้อความนี้แสดงว่าเป็นเซตที่เล็กที่สุด (ในความหมายของ " ") ในบรรดาเซตทั้งหมดที่เงื่อนไขดังกล่าวเป็นจริง และเป็นเซตย่อยของ เสมอ จุดมุ่งหมายของสัจพจน์อนันต์คือการได้มา ซึ่ง เซตอุปนัยที่เล็กที่สุดเพียงหนึ่งเดียวในที่สุด

ในบริบทของสัจพจน์ทฤษฎีเซตทั่วไป ข้อความหนึ่งเกี่ยวกับความเป็นอนันต์คือการกล่าวว่าคลาสหนึ่งมีสมาชิกอยู่และยังรวมถึงสายโซ่ของการเป็นสมาชิก (หรืออีกทางหนึ่งคือสายโซ่ของซูเปอร์เซต) นั่นคือ

.

กล่าวโดยละเอียด ให้แสดงด้วยคุณสมบัติอุปนัย

.

ในแง่ของ述语ที่อยู่เบื้องหลังคลาส ดังนั้น ซึ่งในภายหลังจะแปลเป็น

เขียนสำหรับจุดตัดทั่วไป(อาจพิจารณารูปแบบอื่นของคำจำกัดความนี้ซึ่งต้องการแต่เราใช้แนวคิดนี้เฉพาะสำหรับคำจำกัดความเสริมต่อไปนี้เท่านั้น)

โดยทั่วไปแล้ว เราจะกำหนดคลาสซึ่งเป็นจุดตัดของเซตอุปนัยทั้งหมด (อาจมีการใช้สูตรที่ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของเซตเพื่อให้) คลาส นี้จะ ประกอบด้วยเซตทั้งหมดที่ตรง ตาม คุณสมบัติที่ไม่จำกัดขอบเขตจุดประสงค์คือ หากเซตอุปนัยมีอยู่จริง คลาสนี้จะมีจำนวนธรรมชาติร่วมกันกับเซตเหล่านั้น และจากนิยามของ " " จะบ่งชี้ว่าเป็นจริงสำหรับจำนวนธรรมชาติเหล่านี้แต่ละตัว แม้ว่าการแยกแบบมีขอบเขตจะไม่เพียงพอที่จะพิสูจน์ว่า เป็นเซตที่ต้องการ แต่ภาษาในที่นี้เป็นพื้นฐานสำหรับสัจพจน์ต่อไปนี้ ซึ่งรับรองการอุปนัยของจำนวนธรรมชาติสำหรับภาคแสดงที่ประกอบเป็นเซต

ทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์ขั้นพื้นฐานมีสัจพจน์และสมมติฐาน

อินฟินิตี้ที่แข็งแกร่ง

ต่อไป เราจะใช้สัญลักษณ์เพื่อแทนเซตอุปนัยที่เล็กที่สุดที่ไม่ซ้ำกันในปัจจุบัน ซึ่งเป็นลำดับฟอนนอยมันน์ ที่ไม่จำกัดขอบเขต เซตนี้ประกอบด้วยเซตว่าง และสำหรับแต่ละเซตใน จะมี อีกเซตหนึ่งในที่มีสมาชิกเพิ่มขึ้นอีกหนึ่งตัว

สัญลักษณ์ที่เรียกว่าศูนย์และตัวสืบทอดอยู่ในลายเซ็นของทฤษฎีของPeanoในที่นี้ตัวสืบทอดที่กำหนดไว้ข้างต้นของจำนวนใดๆ ซึ่งอยู่ในคลาสเดียวกันนั้นเป็นผลโดยตรงจากการกำหนดลักษณะของจำนวนธรรมชาติโดยแบบจำลอง von Neumann ของเรา เนื่องจากตัวสืบทอดของเซตดังกล่าวมีตัวมันเองอยู่ด้วย จึงพบว่าไม่มีตัวสืบทอดใดเท่ากับศูนย์ ดังนั้น สองในสัจพจน์ของ Peanoเกี่ยวกับสัญลักษณ์ศูนย์และสัจพจน์เกี่ยวกับความปิดของ จึงได้มาอย่างง่ายดาย ประการที่สี่ ในที่ซึ่งเป็นเซตสามารถพิสูจน์ได้ว่า บน เป็นการดำเนินการแบบหนึ่ง ต่อ หนึ่ง

สำหรับเงื่อนไขบางประการของเซตข้อความที่กล่าวอ้างนั้นใช้ได้กับเซตย่อยทั้งหมดของเซตของจำนวนธรรมชาติ และสัจพจน์นี้พิสูจน์ได้ว่าเซตดังกล่าวมีอยู่จริง การกำหนดปริมาณเช่นนี้ยังสามารถทำได้ในเลขคณิต อันดับสอง ด้วย

ลำดับคู่ " " บนจำนวนธรรมชาติถูกจับโดยความสัมพันธ์การเป็นสมาชิก " " ทฤษฎีนี้พิสูจน์ว่าลำดับและความสัมพันธ์ความเท่าเทียมกันบนเซตนี้สามารถตัดสินได้ ไม่เพียงแต่ไม่มีจำนวนใดเล็กกว่าแต่การอุปมานยังบ่งชี้ว่าในบรรดาเซตย่อยของเซตว่างคือเซตที่ไม่มีสมาชิกที่เล็กที่สุด ข้อความแย้งของสิ่งนี้พิสูจน์การมีอยู่ของจำนวนที่เล็กที่สุด ที่ถูกปฏิเสธสองครั้ง สำหรับเซตย่อยที่ไม่ว่างทั้งหมดของหลักการที่ถูกต้องอีกประการหนึ่งซึ่งเทียบเท่ากับหลักการคลาสสิกคือการมีอยู่ของจำนวนที่เล็กที่สุดสำหรับเซตย่อยที่แยกได้ทั้งหมดที่มีสมาชิกอาศัยอยู่ กล่าวคือ การอ้างการมีอยู่ของเซตย่อยที่มีสมาชิกอาศัยอยู่ของเทียบเท่ากับการยกเว้นตรงกลางสำหรับและทฤษฎีเชิงสร้างสรรค์จึงจะไม่พิสูจน์ว่ามีลำดับที่ดี

สูตรที่อ่อนกว่าของอนันต์

หากต้องการแรงจูงใจ ความสะดวกในการตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับเซตของจำนวนที่ไม่จำกัดในความสัมพันธ์กับคุณสมบัติเชิงอุปนัยอื่นๆ จะปรากฏชัดเจนในการอภิปรายเรื่องเลขคณิตในทฤษฎีเซตในส่วนถัดไป แต่ดังที่คุ้นเคยจากทฤษฎีเซตแบบคลาสสิก รูปแบบที่อ่อนแอของอนันต์ก็สามารถกำหนดได้เช่นกัน ตัวอย่างเช่น เราอาจตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับการมีอยู่ของเซตเชิงอุปนัยบางอย่างซึ่งสมมติฐานการมีอยู่ดังกล่าวก็เพียงพอแล้ว เมื่อสามารถใช้การแยกอย่างสมบูรณ์เพื่อแยกเซตย่อยเชิงอุปนัยของจำนวนธรรมชาติ ซึ่งเป็นเซตย่อยร่วมของคลาสเชิงอุปนัยทั้งหมด หรืออาจใช้สมมติฐานการมีอยู่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นก็ได้ ไม่ว่าจะด้วยวิธีใด เซตเชิงอุปนัยก็จะตรงตามคุณสมบัติการมีอยู่ก่อนหน้าต่อไปนี้ในความหมายของแบบจำลองของฟอน นอยมันน์ :

หากไม่ใช้สัญลักษณ์สำหรับสัญลักษณ์ผู้สืบทอดที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้ ความเท่าเทียมกันเชิงขยายกับผู้สืบทอดจะถูกแสดงด้วยซึ่งแสดงว่าองค์ประกอบทั้งหมดเท่ากับหรือมีเซตผู้สืบทอดซึ่งมีสมาชิกอื่น ๆ ร่วมกันกับ

สังเกตว่าจากนิพจน์ " " ทางด้านขวามือ คุณสมบัติที่บ่งบอกลักษณะเฉพาะของสมาชิกในที่นี้ทางไวยากรณ์นั้นประกอบด้วยสัญลักษณ์นั้นเอง เนื่องจากลักษณะจากล่างขึ้นบนของจำนวนธรรมชาติ สิ่งนี้จึงไม่รุนแรงในที่นี้ สมมติว่ามีการอุปนัยเซตบนไม่มีเซตสองเซตใดที่มีคุณสมบัตินี้ นอกจากนี้ โปรดสังเกตว่ายังมีสูตรที่ยาวกว่าของคุณสมบัตินี้ โดยหลีกเลี่ยง " " และใช้ตัวบ่งปริมาณที่ไม่จำกัดแทน

ขอบเขตตัวเลข

โดย การนำสัจพจน์อนันต์มาใช้ การกำหนดปริมาณแบบจำกัดเซตที่ถูกต้องตามกฎหมายใน述语ที่ใช้ใน-Separation จะอนุญาตให้ใช้ตัวกำหนดปริมาณที่ไม่จำกัดเชิงตัวเลขได้อย่างชัดเจน - ความหมายทั้งสองของคำว่า "จำกัด" ไม่ควรสับสนกัน โดยถือว่ากลุ่มของตัวเลขนั้นจำกัดหากข้อความ การมีอยู่ ต่อไปนี้เป็นจริง

นี่คือข้อความแสดงความจำกัด ซึ่งสามารถเขียนในรูปแบบเดียวกันได้โดยใช้ ในทำนองเดียวกัน เพื่อให้สอดคล้องกับการอธิบายฟังก์ชันด้านล่างมากขึ้น ลองพิจารณาเงื่อนไขข้างต้นในรูปแบบสำหรับคุณสมบัติที่ตัดสินได้ สิ่งเหล่านี้คือข้อความ ในทางเลขคณิต แต่ด้วยสัจพจน์อนันต์ ตัวบ่งปริมาณทั้งสองจึงถูกผูกไว้กับเซต

สำหรับคลาสข้อความแสดงความไม่จำกัดที่มีตรรกะเชิงบวก

ตอนนี้ก็เป็นหนึ่งในอนันต์ด้วยเช่นกัน มันอยู่ในกรณีของเลขคณิตที่ตัดสินได้ เพื่อยืนยันความเป็นอนันต์ของเซต คุณสมบัตินี้ยังคงใช้ได้แม้ว่าเซตนั้นจะมีองค์ประกอบอื่นๆ นอกเหนือจากสมาชิกจำนวนอนันต์ของเซตนั้นก็ตาม

การเหนี่ยวนำระดับปานกลางใน ECST

ต่อไปนี้ ส่วนเริ่มต้นของจำนวนธรรมชาติ กล่าวคือสำหรับเซตใดๆรวมถึงเซตว่าง จะถูกแทนด้วยเซตนี้เท่ากับและดังนั้น ณ จุดนี้ " " เป็นเพียงสัญลักษณ์แทนเซตก่อนหน้า (กล่าวคือ ไม่เกี่ยวข้องกับฟังก์ชันการลบ)

เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะนึกถึงวิธีการที่ทฤษฎีที่มีความเข้าใจเซตและขอบเขตขยายความหมายลงท้ายด้วยการเข้ารหัสตรรกะเชิงประพจน์ เช่นเดียวกับคลาสใดๆ ในทฤษฎีเซต เซตสามารถอ่านได้ว่าสอดคล้องกับประพจน์บนเซต ตัวอย่างเช่น จำนวนเต็มเป็นจำนวนคู่ถ้ามันเป็นสมาชิกของเซตของจำนวนเต็มคู่ หรือจำนวนธรรมชาติมีตัวสืบทอดถ้ามันเป็นสมาชิกของเซตของจำนวนธรรมชาติที่มีตัวสืบทอด สำหรับตัวอย่างที่ไม่พื้นฐานมากนัก ให้กำหนดเซตบางเซตและให้แทนข้อความเชิงการมีอยู่ว่าปริภูมิฟังก์ชันบนลำดับจำกัด ไปยังมีอยู่ ประพจน์จะถูกแทนด้วยต่อไปนี้ และในที่นี้ ตัวบ่งปริมาณเชิงการมีอยู่ไม่ได้เป็นเพียงตัวบ่งปริมาณเหนือจำนวนธรรมชาติเท่านั้น และไม่ได้ถูกจำกัดด้วยเซตอื่นใด ตอนนี้ ประพจน์เช่นหลักการยกกำลังจำกัดและความเท่าเทียมกัน ในรูปแบบที่ไม่เป็นทางการนักเป็นเพียงสองวิธีในการกำหนดข้อความที่ต้องการเดียวกัน นั่นคือการเชื่อมโยงแบบดัชนี ของประพจน์เชิงการมีอยู่ โดยที่ครอบคลุมเซตของจำนวนธรรมชาติทั้งหมด ผ่านการระบุแบบขยาย รูปแบบที่สองแสดงข้ออ้างโดยใช้สัญลักษณ์สำหรับการทำความเข้าใจคลาสย่อย และวัตถุในวงเล็บทางด้านขวามืออาจไม่ได้เป็นเซตด้วยซ้ำ หากคลาสย่อยนั้นไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่าเป็นเซต ก็อาจไม่ได้ถูกนำมาใช้ในหลักการทฤษฎีเซตหลายข้อในการพิสูจน์ และการพิสูจน์การปิดแบบสากล เป็นทฤษฎีบทอาจเป็นไปไม่ได้ ดังนั้น ทฤษฎีเซตจึงสามารถเสริมความแข็งแกร่งได้ด้วยสัจพจน์การมีอยู่ของเซตเพิ่มเติม เพื่อใช้กับการแยก แบบจำกัดเชิงทำนายแต่ยังรวมถึงการตั้ง สมมติฐานเกี่ยวกับ ข้อความ ที่แข็งแกร่งกว่าด้วย

ตัวประกอบเชิงปริมาณสากลตัวที่สองในสัจพจน์ที่แข็งแกร่งของอนันต์แสดงถึงการเหนี่ยวนำทางคณิตศาสตร์สำหรับทุกสิ่งในเอกภพของการพิจารณา กล่าวคือสำหรับเซต นี่เป็นเพราะผลลัพธ์ของข้อความนี้ระบุว่าทุกสิ่งเป็นไปตามภาคแสดงที่เกี่ยวข้อง การที่สามารถใช้การแยกภาคแสดงเพื่อกำหนดเซตย่อยของทฤษฎีนี้พิสูจน์การเหนี่ยวนำสำหรับภาคแสดงทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับตัวบ่งปริมาณที่จำกัดเซตเท่านั้น บทบาทของตัวบ่งปริมาณที่จำกัดเซตนี้ยังหมายความว่าสัจพจน์การมีอยู่ของเซตเพิ่มเติมส่งผลกระทบต่อความแข็งแกร่งของหลักการเหนี่ยวนำนี้ ซึ่งเป็นแรงจูงใจเพิ่มเติมสำหรับสัจพจน์ปริภูมิฟังก์ชันและการรวบรวมที่จะเป็นจุดสนใจของส่วนที่เหลือของบทความ ที่น่าสังเกตคือ ได้ตรวจสอบความถูกต้องของการเหนี่ยวนำด้วยตัวบ่งปริมาณเหนือจำนวนธรรมชาติแล้ว และด้วยเหตุนี้การเหนี่ยวนำเช่นเดียวกับในทฤษฎีเลขคณิตอันดับแรกสัจพจน์ของการเหนี่ยวนำทางคณิตศาสตร์อย่างสมบูรณ์สำหรับภาคแสดงใด ๆ (เช่น คลาส) ที่แสดงผ่านภาษาทฤษฎีเซตนั้นแข็งแกร่งกว่าหลักการเหนี่ยวนำแบบจำกัดที่ใช้ได้ในมาก หลักการอุปนัยแบบเดิมสามารถนำมาใช้ได้โดยตรง ซึ่งคล้ายคลึงกับเลขคณิตอันดับสองมากกว่า ในทฤษฎีเซต หลักการนี้ยังสืบเนื่องมาจากการแยกอย่างสมบูรณ์ (กล่าวคือ ไม่จำกัดขอบเขต) ซึ่งระบุว่า述語ทั้งหมดบนเป็นเซต การอุปนัยทางคณิตศาสตร์ยังถูกแทนที่ด้วยสัจพจน์การอุปนัยของเซต (อย่างสมบูรณ์) อีก ด้วย

ข้อควรระวัง: ในการตั้งชื่อประโยคอุปนัย ต้องระมัดระวังอย่าให้คำศัพท์ไปปะปนกับทฤษฎีทางเลขคณิต แผนผังอุปนัยลำดับที่หนึ่งของทฤษฎีเลขคณิตจำนวนธรรมชาติอ้างว่ามีการอุปนัยสำหรับทุกตัวบ่งชี้ที่สามารถนิยามได้ในภาษาของเลขคณิตลำดับที่หนึ่ง กล่าว คือ ตัวบ่งชี้ของตัวเลขเท่านั้น ดังนั้นในการตีความแผนผังสัจพจน์ของทฤษฎีนี้ จึงต้องตีความสูตรทางเลขคณิตเหล่านี้ ในบริบทนั้นการกำหนดปริมาณแบบมีขอบเขตหมายถึงการกำหนดปริมาณในช่วงของตัวเลขที่จำกัด เราอาจพูดถึงการอุปนัยในทฤษฎีลำดับที่หนึ่งแต่แบ่งเป็นสองประเภทของสิ่งที่เรียกว่าเลขคณิตลำดับที่สองในรูปแบบที่แสดงออกมาอย่างชัดเจนสำหรับเซตย่อยของจำนวนธรรมชาติ เซตย่อยเหล่านั้นสามารถถือได้ว่าสอดคล้องกับชุดสูตรที่หลากหลายกว่าสูตรที่สามารถนิยามได้ในเลขคณิตลำดับที่หนึ่ง ในโปรแกรมคณิตศาสตร์ย้อนกลับวัตถุทางคณิตศาสตร์ทั้งหมดที่กล่าวถึงจะถูกเข้ารหัสเป็นจำนวนธรรมชาติหรือเซตย่อยของจำนวนธรรมชาติ ระบบย่อยที่ มีความเข้าใจ ที่ซับซ้อนต่ำมากซึ่งศึกษาในกรอบนั้นมีภาษาที่ไม่เพียงแต่แสดงเซตทางเลขคณิต เท่านั้น ในขณะที่เซตของจำนวนธรรมชาติทั้งหมดที่ทฤษฎีดังกล่าวพิสูจน์ว่ามีอยู่จริงนั้นเป็นเพียงเซตที่คำนวณได้ทฤษฎีบทในนั้นสามารถเป็นจุดอ้างอิงที่เกี่ยวข้องสำหรับทฤษฎีเซตแบบอ่อนที่มีเซตของจำนวนธรรมชาติ การแยกเชิงทำนาย และรูปแบบการเหนี่ยวนำที่จำกัดเพิ่มเติมเท่านั้น คณิตศาสตร์ย้อนกลับเชิงสร้างสรรค์มีอยู่เป็นสาขาหนึ่งแต่มีการพัฒนาน้อยกว่าคู่แบบคลาสสิก[ 16 ]ยิ่งไปกว่านั้นไม่ควรสับสนกับสูตรลำดับที่สองของเลขคณิตของ Peano ทฤษฎีเซตทั่วไปเช่นที่กล่าวถึงในที่นี้ก็เป็นลำดับที่หนึ่งเช่นกัน แต่ทฤษฎีเหล่านั้นไม่ใช่เลขคณิต ดังนั้นสูตรอาจวัดปริมาณเหนือเซตย่อยของจำนวนธรรมชาติได้เช่นกัน ในการอภิปรายถึงความแข็งแกร่งของสัจพจน์เกี่ยวกับจำนวน สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงด้วยว่ากรอบทางคณิตศาสตร์และกรอบทฤษฎีเซตนั้นไม่ได้มีลักษณะ ร่วมกัน เช่นเดียวกัน ต้องระมัดระวังเสมอเมื่อพิจารณาถึงความสมบูรณ์ของฟังก์ชัน ในทฤษฎีความสามารถในการคำนวณ ตัวดำเนินการμช่วย ให้ ฟังก์ชันเวียนเกิดบางส่วนทั่วไปทั้งหมด(หรือโปรแกรม ในแง่ที่ว่าสามารถคำนวณได้ด้วยเครื่องจักรทัวริง) รวมถึงฟังก์ชันเวียนเกิดที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิมแต่สมบูรณ์ เช่นฟังก์ชัน Ackermannนิยามของตัวดำเนินการเกี่ยวข้องกับภาคแสดงเหนือจำนวนธรรมชาติ ดังนั้นการวิเคราะห์เชิงทฤษฎีของฟังก์ชันและความสมบูรณ์ของฟังก์ชันจึงขึ้นอยู่กับกรอบที่เป็นทางการและแคลคูลัสการพิสูจน์ที่มีอยู่

ฟังก์ชัน

หมายเหตุทั่วไปเกี่ยวกับโปรแกรมและฟังก์ชันต่างๆ

โดยธรรมชาติแล้ว ความหมายของการอ้างสิทธิ์ในการดำรงอยู่เป็นหัวข้อที่น่าสนใจในลัทธิโครงสร้างนิยม ไม่ว่าจะเป็นทฤษฎีเซตหรือกรอบแนวคิดอื่นใดก็ตาม ให้เราแสดงคุณสมบัติหนึ่งที่กรอบแนวคิดทางคณิตศาสตร์ยืนยันสิ่งที่เทียบเท่ากับข้อความนั้น

แคลคูลัสการพิสูจน์เชิงสร้างสรรค์อาจตรวจสอบความถูกต้องของการตัดสินดังกล่าวในแง่ของโปรแกรมบนโดเมนที่แสดงและวัตถุบางอย่างที่แสดงถึงการกำหนดค่าที่เป็นรูปธรรมโดยให้ตัวเลือกค่าเฉพาะใน( ค่า เดียว ) สำหรับแต่ละอินพุตจากเมื่อแสดงผ่านการเขียนใหม่วัตถุฟังก์ชันนี้อาจเข้าใจได้ว่าเป็นพยานของข้อเสนอ ตัวอย่างเช่น พิจารณาแนวคิดของการพิสูจน์ผ่านทฤษฎีความสามารถในการทำให้เป็นจริงหรือเทอมฟังก์ชันในทฤษฎีประเภทที่มีแนวคิดของตัวบ่งปริมาณ อย่างหลังนี้จับภาพการพิสูจน์ข้อเสนอเชิงตรรกะผ่านโปรแกรมโดยผ่าน การสอดคล้องกัน ของ Curry–Howard

ขึ้นอยู่กับบริบท คำว่า "ฟังก์ชัน" อาจถูกใช้ร่วมกับแบบจำลองการคำนวณ เฉพาะอย่าง และโดยหลักการแล้วจะแคบกว่าสิ่งที่กล่าวถึงในบริบทของทฤษฎีเซตในปัจจุบัน แนวคิดหนึ่งของโปรแกรมได้รับการกำหนดเป็นทางการโดย"ฟังก์ชัน" แบบเรียกซ้ำบางส่วนในทฤษฎีความสามารถในการคำนวณแต่โปรดระวังว่าในที่นี้ คำว่า "ฟังก์ชัน" ถูกใช้ในลักษณะที่รวมถึงฟังก์ชันบางส่วน ด้วย ไม่ใช่แค่ "ฟังก์ชันทั้งหมด" เท่านั้น เครื่องหมายอัญประกาศใช้เพื่อเพิ่มความชัดเจน เนื่องจากในบริบทของทฤษฎีเซตนั้น ในทางเทคนิคแล้วไม่จำเป็นต้องพูดถึงฟังก์ชันทั้งหมดเพราะข้อกำหนดนี้เป็นส่วนหนึ่งของคำจำกัดความของฟังก์ชันในทฤษฎีเซต และปริภูมิฟังก์ชันบางส่วนสามารถจำลองได้ผ่านการรวมกัน ในขณะเดียวกัน เมื่อรวมกับเลขคณิตที่เป็นทางการ โปรแกรมฟังก์ชันบางส่วนจะให้แนวคิดที่ชัดเจนเป็นพิเศษเกี่ยวกับความเป็นทั้งหมดสำหรับฟังก์ชัน ตามทฤษฎีบทรูปแบบปกติของ Kleeneฟังก์ชันเรียกซ้ำบางส่วนบนจำนวนธรรมชาติแต่ละฟังก์ชันจะคำนวณค่าที่สิ้นสุดเหมือนกับสำหรับดัชนีโปรแกรมฟังก์ชันบางส่วนบางตัวและดัชนีใดๆ ก็จะประกอบเป็นฟังก์ชันบางส่วน โปรแกรมสามารถเชื่อมโยงกับและอาจกล่าวได้ว่าเป็น-total เมื่อใดก็ตามที่ทฤษฎีพิสูจน์โดยที่เท่ากับโปรแกรมเรียกซ้ำแบบดั้งเดิมและเกี่ยวข้องกับการดำเนินการของKreisel พิสูจน์ว่าคลาสของฟังก์ชันเรียกซ้ำบางส่วนที่พิสูจน์ว่าเป็น -total โดย จะไม่เพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่ม[ 17 ]ในฐานะตัวบ่งชี้ใน ความเป็นทั้งหมดนี้ประกอบเป็น เซตย่อยของดัชนี ที่ไม่สามารถตัดสินได้ซึ่งเน้นว่าโลกของฟังก์ชันเรียกซ้ำระหว่างจำนวนธรรมชาติถูกจับโดยเซตที่ครอบงำโดย เป็นคำเตือนที่สาม โปรดทราบว่าแนวคิดนี้เกี่ยวกับโปรแกรมจริงๆ และดัชนีหลายตัวจะประกอบเป็นฟังก์ชันเดียวกันในความหมาย เชิงขยาย

ทฤษฎีในตรรกศาสตร์ลำดับที่หนึ่งเช่น ทฤษฎีเซตเชิงสัจพจน์ที่กล่าวถึงในที่นี้ มาพร้อมกับแนวคิดร่วมกันของความเป็นทั้งหมดและความเป็นฟังก์ชันสำหรับตัวบ่งชี้ทวิภาค นั่น คือทฤษฎีเหล่านี้เกี่ยวข้องกับโปรแกรมเพียงทางอ้อมเท่านั้น ถ้าแทนการดำเนินการที่ตามมาในภาษาที่เป็นทางการของทฤษฎีที่กำลังศึกษาอยู่ จำนวนใดๆ เช่น(เลขสาม) อาจ มีความสัมพันธ์ เชิงอภิตรรกกับตัวเลขมาตรฐาน เช่นในทำนองเดียวกัน โปรแกรมในความหมายของการเรียกซ้ำบางส่วนอาจถูกคลี่คลายไปยังตัวบ่งชี้ และสมมติฐานที่อ่อนแอเพียงพอเพื่อให้การแปลดังกล่าวเคารพความเท่าเทียมกันของค่าส่งคืน ในบรรดาทฤษฎีย่อยที่สามารถกำหนดสัจพจน์ได้แบบจำกัดเลขคณิตโรบินสันแบบคลาสสิกตรงตามข้อกำหนดนี้อย่างแม่นยำ ข้ออ้างการมีอยู่ของมันมีจุดประสงค์เพื่อเกี่ยวข้องกับจำนวนธรรมชาติเท่านั้น และแทนที่จะใช้ แผนผัง การเหนี่ยวนำทางคณิตศาสตร์ แบบเต็ม รูปแบบสำหรับสูตรเลขคณิต สัจพจน์ของทฤษฎีจะตั้งสมมติฐานว่าทุกจำนวนเป็นศูนย์หรือมีจำนวนก่อนหน้าอยู่ โดยมุ่งเน้นที่ฟังก์ชันเรียกซ้ำทั้งหมด ณ ที่นี้ ถือเป็นทฤษฎีบทเชิงอภิมานที่ว่าภาษาของเลขคณิตแสดงฟังก์ชันเหล่านี้โดยใช้述语 (predicate) ที่เข้ารหัสกราฟของฟังก์ชันเหล่านั้นในลักษณะที่แสดงถึง ฟังก์ชันเหล่านั้น ในแง่ที่ว่ามันพิสูจน์หรือปฏิเสธได้อย่างถูกต้องสำหรับคู่ตัวเลขอินพุต-เอาต์พุตใดๆและในทฤษฎีบทเชิงอภิมาน เมื่อกำหนด述语 (predicate) ที่แสดงถึงฟังก์ชันอย่างถูกต้องแล้ว 述语 ( predicate) ที่กำหนดโดยแสดงถึงฟังก์ชันเรียกซ้ำได้ดีเช่นกัน และเนื่องจากสิ่งนี้ตรวจสอบเฉพาะค่าส่งคืนที่เล็กที่สุดอย่างชัดเจน ทฤษฎีบทนี้จึงพิสูจน์ฟังก์ชันการทำงานสำหรับอินพุตทั้งหมดในแง่ของฟังก์ชันเมื่อกำหนด述语 (predicate) ที่แสดงถึงฟังก์ชันแล้ว ด้วยต้นทุนของการใช้ฟังก์ชัน เราสามารถ พิสูจน์กราฟให้เป็นฟังก์ชันทั้งหมดได้อย่างเป็นระบบ (เช่น ด้วยฟังก์ชัน ) [ 18 ]

โดยทั่วไปแล้ว การที่เงื่อนไขใดสามารถพิสูจน์ได้ว่าเป็นฟังก์ชันสำหรับอินพุตต่างๆ หรือแม้กระทั่งเป็นฟังก์ชันโดยสมบูรณ์ในโดเมนของมัน ขึ้นอยู่กับสัจพจน์ที่นำมาใช้ของทฤษฎีและแคลคูลัสการพิสูจน์ ตัวอย่างเช่น สำหรับปัญหาการหยุดในแนวทแยงซึ่งไม่สามารถมีดัชนีที่เป็นฟังก์ชันโดยสมบูรณ์ได้นั้นการที่เงื่อนไขกราฟที่สอดคล้องกันบน( ปัญหาการตัดสินใจ ) เป็นฟังก์ชันโดยสมบูรณ์หรือไม่นั้น ไม่ขึ้นอยู่กับ แต่ บ่งชี้ว่ามันเป็นฟังก์ชันโดยสมบูรณ์ ลำดับชั้นของฟังก์ชันเชิงทฤษฎีการพิสูจน์ให้ตัวอย่างของเงื่อนไขที่พิสูจน์แล้วว่าเป็นฟังก์ชันโดยสมบูรณ์ในระบบที่ก้าวไปไกลกว่านั้นเซตใดที่พิสูจน์แล้วว่ามีอยู่และประกอบเป็นฟังก์ชันโดยสมบูรณ์ในความหมายที่จะกล่าวถึงต่อไปนี้ ก็ขึ้นอยู่กับสัจพจน์และแคลคูลัสการพิสูจน์เสมอ สุดท้าย โปรดทราบว่าความถูกต้องของการอ้างการหยุดเป็นคุณสมบัติเชิงอภิปรัชญาที่อยู่เหนือความสอดคล้อง กล่าวคือ ทฤษฎีอาจมีความสอดคล้อง และจากทฤษฎีนั้นอาจพิสูจน์ได้ว่าโปรแกรมบางโปรแกรมจะหยุดในที่สุด แม้ว่าสิ่งนี้จะไม่เคยเกิดขึ้นจริงเมื่อโปรแกรมดังกล่าวทำงานก็ตาม กล่าวอย่างเป็นทางการมากขึ้น การสมมติว่าทฤษฎีมีความสอดคล้องไม่ได้หมายความว่าทฤษฎีนั้นถูก ต้องตาม หลักเลขคณิต ด้วย

ความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชันโดยรวม

ในภาษาทฤษฎีเซต เราจะพูดถึงคลาส ของ ฟังก์ชัน เมื่อใด และได้รับการพิสูจน์แล้ว

.

ที่น่าสังเกตคือ คำจำกัดความนี้เกี่ยวข้องกับตัวบ่งปริมาณที่ถามถึงการมีอยู่โดยชัดเจน ซึ่งเป็นแง่มุมที่สำคัญอย่างยิ่งในบริบทเชิงสร้างสรรค์ กล่าวคือ สำหรับทุก ๆมันต้องการการมีอยู่เพียงหนึ่งเดียวของเพื่อให้ในกรณีที่สิ่งนี้เป็นจริง เราอาจใช้ สัญกรณ์วงเล็บการประยุกต์ ใช้ฟังก์ชันและเขียนคุณสมบัติข้างต้นอาจกล่าวได้เป็นสัญกรณ์นี้อาจขยายไปสู่ความเท่าเทียมกันของค่าฟังก์ชัน ความสะดวกในการเขียนสัญกรณ์บางอย่างที่เกี่ยวข้องกับการประยุกต์ใช้ฟังก์ชันจะใช้ได้ก็ต่อเมื่อเซตได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นฟังก์ชัน ให้(เขียนอีกแบบว่า) แทนคลาสของเซตที่ตรงตามคุณสมบัติของฟังก์ชัน นี่คือคลาสของฟังก์ชันจากไปยังในทฤษฎีเซตบริสุทธิ์ ด้านล่างนี้ สัญกรณ์ยังใช้สำหรับ ด้วยเพื่อให้แตกต่างจากการยกกำลังเชิงลำดับ เมื่อฟังก์ชันถูกเข้าใจว่าเป็นเพียงกราฟฟังก์ชันดังเช่นในที่นี้ ข้อเสนอการเป็นสมาชิกจะเขียนเป็นค่าบูลีนอยู่ในกลุ่มคลาสที่กล่าวถึงในส่วนถัดไป

โดยโครงสร้างแล้ว ฟังก์ชันดังกล่าวจะเคารพความเท่าเทียมกันในแง่ที่ว่าสำหรับอินพุตใดๆ จาก สิ่งนี้ควรค่าแก่การกล่าวถึง เนื่องจากในวรรณกรรมทางคณิตศาสตร์ยังมีแนวคิดที่กว้างกว่าอย่าง "ขั้นตอนการกำหนดค่า" หรือ "การดำเนินการ" ซึ่งโดยทั่วไปอาจไม่เคารพหลักการนี้ นอกจากนี้ยังมีการกำหนดนิยามของฟังก์ชันเชิง述语โดยใช้ความสัมพันธ์การแยกจากกันบนเซตอยด์ด้วย เซตย่อยของฟังก์ชันยังคงเป็นฟังก์ชัน และฟังก์ชันเชิง述语อาจได้รับการพิสูจน์ได้สำหรับเซตโคโดเมนที่เลือกที่ขยายใหญ่ขึ้น ดังที่กล่าวไว้ ต้องระมัดระวังในการใช้คำว่า "ฟังก์ชัน" ซึ่งเป็นคำที่ใช้ในกรอบงานทางคณิตศาสตร์ส่วนใหญ่ เมื่อเซตของฟังก์ชันเองไม่ได้ผูกติดกับโคโดเมนเฉพาะ เซตของคู่เหล่านี้ก็จะเป็นสมาชิกของปริภูมิฟังก์ชันที่มีโคโดเมนที่ใหญ่กว่า สิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้นเมื่อใช้คำว่า "ฟังก์ชัน" เพื่อหมายถึงเซตย่อยของคู่ที่จับคู่กับเซตโคโดเมน กล่าวคือ การกำหนดรูปแบบอย่างเป็นทางการในแง่ของส่วนใหญ่เป็นเรื่องของการจัดการ แต่ส่งผลต่อวิธีการกำหนด述语อื่นๆ และส่งผลต่อคำถามเกี่ยวกับขนาด ทางเลือกนี้ยังได้รับการบังคับใช้โดยกรอบทางคณิตศาสตร์บางอย่างด้วย ข้อพิจารณาที่คล้ายกันนี้สามารถนำไปใช้กับการจัดการฟังก์ชันบางส่วนและโดเมนของฟังก์ชันเหล่านั้นได้เช่น กัน

ถ้าทั้งโดเมนและโคโดเมนที่พิจารณาเป็นเซต ฟังก์ชันข้างต้นจะเกี่ยวข้องกับตัวบ่งปริมาณที่มีขอบเขตเท่านั้น แนวคิดทั่วไป เช่นการฉีด (injectivity)และการทั่วถึง (surjectivity)สามารถแสดงออกมาในรูปแบบที่มีขอบเขตได้เช่นกัน และเช่นเดียวกันกับความเป็นหนึ่งเดียว (bijectivity ) ทั้งสองอย่างนี้เชื่อมโยงกับแนวคิดเรื่องขนาด ที่สำคัญ การมีอยู่ของการฉีดระหว่างเซตสองเซตใดๆ จะให้ลำดับก่อนหน้า (preorder ) คลาสกำลัง (power class) ไม่สามารถฉีดเข้าไปในเซตพื้นฐานของมันได้ และเซตพื้นฐานก็ไม่สามารถแมปไปยังคลาสกำลังได้ การทั่วถึงเป็นนิยามที่ซับซ้อนกว่าในเชิงรูปแบบ โปรดทราบว่าการฉีดจะต้องกำหนดในเชิงบวก ไม่ใช่โดยปฏิปักษ์ ซึ่งเป็นวิธีปฏิบัติทั่วไปในคณิตศาสตร์คลาสสิก เวอร์ชันที่ไม่มีการปฏิเสธบางครั้งเรียกว่าการฉีดแบบอ่อน (weakly injective) การมีอยู่ของการชนกันของค่าเป็นแนวคิดที่แข็งแกร่งของการไม่ฉีด และเกี่ยวกับการทั่วถึง การพิจารณาที่คล้ายกันนี้มีอยู่สำหรับการสร้างค่า ผิดปกติ ในโคโดเมน

ไม่ว่าคลาสย่อย (หรือภาคแสดง) จะถูกตัดสินว่าเป็นเซตฟังก์ชัน หรือแม้กระทั่งเป็นฟังก์ชันโดยสมบูรณ์ตั้งแต่แรกหรือไม่นั้น จะขึ้นอยู่กับความแข็งแกร่งของทฤษฎี กล่าวคือ สัจพจน์ที่นำมาใช้ และที่สำคัญ คลาสทั่วไปก็สามารถทำตามภาคแสดงที่กำหนดไว้ข้างต้นได้โดยไม่ต้องเป็นคลาสย่อยของผลคูณ กล่าวคือ คุณสมบัตินั้นแสดงถึงฟังก์ชันการทำงานที่เกี่ยวข้องกับอินพุตจาก เท่านั้นหากโดเมนเป็นเซต หลักการเข้าใจฟังก์ชัน หรือที่เรียกว่าสัจพจน์ของการเลือกที่ไม่ซ้ำกันหรือการไม่เลือก กล่าวว่าฟังก์ชันในรูปเซตที่มีโคโดเมนบางอย่างนั้นมีอยู่จริง (และหลักการนี้ใช้ได้ในทฤษฎีเช่นโปรดเปรียบเทียบกับสัจพจน์การแทนที่ ด้วย ) นั่นคือ ข้อมูลการแมปมีอยู่เป็นเซตและมีคู่สำหรับแต่ละองค์ประกอบในโดเมน แน่นอน สำหรับเซตใด ๆ จากคลาสบางคลาส เราสามารถเชื่อมโยงองค์ประกอบที่ไม่ซ้ำกันของซิงเกิลตันได้เสมอซึ่งแสดงให้เห็นว่าเพียงแค่ช่วงที่เลือกเป็นเซตนั้นไม่เพียงพอที่จะได้รับการยอมรับว่าเป็นเซตฟังก์ชัน นี่คือทฤษฎีบทเสริมสำหรับทฤษฎีที่ระบุว่า การเพิ่มสัญลักษณ์ฟังก์ชันสำหรับฟังก์ชันคลาสทั้งหมดที่ได้รับการพิสูจน์แล้วนั้นเป็นการขยายแบบอนุรักษ์นิยม แม้ว่าการเปลี่ยนแปลงขอบเขตของการแยกแบบมีขอบเขต อย่างเป็นทางการก็ตาม โดยสรุป ในบริบทของทฤษฎีเซต จุดสนใจอยู่ที่การจับภาพความสัมพันธ์ ทั้งหมดเฉพาะ ที่ทำหน้าที่ได้ เพื่อกำหนดขอบเขตแนวคิดของฟังก์ชันในทฤษฎีของหัวข้อย่อยก่อนหน้านี้ (ตัวบ่งชี้เชิงตรรกะ 2 ระดับที่กำหนดขึ้นเพื่อแสดงกราฟฟังก์ชัน พร้อมกับข้อเสนอที่ว่ามันสมบูรณ์และทำหน้าที่ได้) จากแนวคิดทางทฤษฎีเซต "เชิงวัตถุ" ในที่นี้ เราอาจเรียกกราฟของฟังก์ชัน หลังนี้ ว่าฟังก์ชันหรือฟังก์ชันเซต ได้อย่างชัดเจน แผนผังสัจพจน์ของการแทนที่ยังสามารถกำหนดได้ในแง่ของช่วงของฟังก์ชันเซตดังกล่าว

ความจำกัด

มีการกำหนดแนวคิดที่แตกต่างกันสามประการที่เกี่ยวข้องกับการส่งแบบทั่วถึง (surjection) ประการแรก สำหรับเซตทั่วไปที่จะ เรียกว่าเซต จำกัด ( Bishop - finite) หมายความว่ามีฟังก์ชันหนึ่งต่อหนึ่งทั่วถึง (bijective function) ไปยังจำนวนธรรมชาติ หากพิสูจน์ได้ว่าการมีอยู่ของฟังก์ชันหนึ่งต่อหนึ่งทั่วถึงดังกล่าวเป็นไปไม่ได้ เซตนั้นจะเรียกว่าเซตไม่จำกัด (non-finite) ประการที่สอง สำหรับแนวคิดที่อ่อนกว่าเซตจำกัด คือการเรียกว่าเซต ที่มีดัชนีจำกัด (หรือ เซตจำกัดแบบ Kuratowski ) หมายความว่ามีการส่งแบบทั่วถึงจากจำนวนธรรมชาติแบบ von Neumann ไปยังเซตนั้น ในแง่ของการเขียนโปรแกรม สมาชิกของเซตดังกล่าวสามารถเข้าถึงได้ในลูป for (แบบสิ้นสุด) และเฉพาะสมาชิกเหล่านั้นเท่านั้น ในขณะที่อาจไม่สามารถตัดสินได้ว่ามีการทำซ้ำหรือไม่ ประการที่สาม เรียกเซตว่าเซตย่อยจำกัด (subfinite set ) ถ้ามันเป็นเซตย่อยของเซตจำกัด ซึ่งสามารถส่งแบบหนึ่งต่อหนึ่งเข้าไปในเซตจำกัดนั้นได้ ในกรณีนี้ ลูป for จะเข้าถึงสมาชิกทั้งหมดของเซต แต่ก็อาจเข้าถึงสมาชิกอื่นๆ ด้วย สำหรับแนวคิดแบบผสมผสานอีกแบบหนึ่ง ซึ่งอ่อนกว่าการมีดัชนีจำกัด การมีดัชนีย่อยจำกัดหมายถึงการอยู่ในภาพทั่วถึงของเซตย่อยจำกัด และในที่นี้หมายถึงการเป็นเซตย่อยของเซตที่มีดัชนีจำกัด ซึ่งหมายความว่าเซตย่อยนั้นสามารถพิจารณาได้จากด้านภาพแทนที่จะเป็นด้านโดเมน เซตที่แสดงแนวคิดใดแนวคิดหนึ่งเหล่านี้สามารถเข้าใจได้ว่าถูกครอบงำโดยเซตจำกัด แต่ในกรณีที่สอง ความสัมพันธ์ระหว่างสมาชิกของเซตนั้นไม่จำเป็นต้องเข้าใจอย่างถ่องแท้ ในกรณีที่สาม การตรวจสอบความเป็นสมาชิกในเซตนั้นโดยทั่วไปยากกว่า และแม้แต่ความเป็นสมาชิกของสมาชิกในเซตนั้นเมื่อเทียบกับเซตย่อยของเซตนั้นก็ไม่จำเป็นต้องเข้าใจอย่างถ่องแท้ ข้ออ้างที่ว่าการเป็นเซตจำกัดเทียบเท่ากับการเป็นเซตย่อยจำกัด สำหรับทุกเซตนั้นเทียบเท่ากับคุณสมบัติความเป็นเซตจำกัดเพิ่มเติมสำหรับเซตสามารถกำหนดได้ เช่น การแสดงถึงการมีอยู่ของจำนวนธรรมชาติที่ใหญ่พอที่ฟังก์ชันบางประเภทบนจำนวนธรรมชาติจะไม่สามารถแมปไปยังองค์ประกอบที่แตกต่างกันใน ได้เสมอคำจำกัดความหนึ่งพิจารณาแนวคิดบางอย่างของการไม่เป็นหนึ่งเดียวใน นิยามอื่นๆ พิจารณาฟังก์ชันไปยังเซตย่อยคงที่ของเซตที่มีสมาชิกมากกว่า

คำศัพท์ที่ใช้สำหรับเงื่อนไขของความจำกัดและความเป็นอนันต์อาจแตกต่างกันไป โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เซตที่มีดัชนีจำกัด (ซึ่งเป็นแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับการส่งแบบทั่วถึง) บางครั้งเรียกว่าเซตจำกัด (ซึ่งสามารถนิยามได้โดยไม่ต้องใช้ฟังก์ชัน) คุณสมบัติของการมีดัชนีจำกัดอาจเรียกว่า "นับได้แบบจำกัด" เพื่อให้เข้ากับตรรกะการตั้งชื่อ แต่ผู้เขียนบางคนก็เรียกว่านับได้แบบจำกัด (ซึ่งอาจทำให้สับสนเพราะบ่งบอกถึงการส่งแบบหนึ่งต่อหนึ่งในทิศทางตรงกันข้าม) ในทำนองเดียวกัน การมีอยู่ของการส่งแบบหนึ่งต่อหนึ่งกับเซตจำกัดยังไม่ได้รับการพิสูจน์ อาจกล่าวได้ว่าเซตนั้นไม่ใช่เซตจำกัด แต่การใช้ภาษาเช่นนี้จะอ่อนกว่าการอ้างว่าเซตนั้นไม่ใช่เซตจำกัด ปัญหาเดียวกันนี้ใช้กับเซตที่นับได้ (นับไม่ได้ที่พิสูจน์แล้ว เทียบกับนับไม่ได้ที่พิสูจน์แล้ว) เป็นต้น การส่งแบบทั่วถึงอาจเรียกว่าการแจงนับก็ได้

อนันต์

เซตนั้นชัดเจนว่าไม่มีขอบเขต อันที่จริง สำหรับการส่งแบบทั่วถึงจากช่วงจำกัดไปยังเซตนั้นเราสามารถสร้างสมาชิกที่แตกต่างจากสมาชิกใดๆ ในช่วงของฟังก์ชันได้ ในกรณีที่จำเป็น แนวคิดเรื่องอนันต์นี้สามารถแสดงได้ในแง่ของความสัมพันธ์แบบแยกจากกันบนเซตที่กล่าวถึง การไม่เป็นเซตจำกัดแบบ Kuratowski หมายถึงการเป็นเซตไม่จำกัด และแท้จริงแล้วจำนวนธรรมชาติจะไม่จำกัดในความหมายใดๆ โดยทั่วไป คำว่าอนันต์ถูกใช้สำหรับแนวคิดเชิงลบของการไม่จำกัด ยิ่งไปกว่านั้น สังเกตว่าเซตนั้นแตกต่างจากสมาชิกใดๆ ของมัน สามารถสร้างการส่งแบบหนึ่งต่อหนึ่งกับเซตย่อยที่ไม่มีขอบเขตบางส่วนของมันได้ เช่น เซตที่มีรูปแบบสำหรับใดๆสิ่งนี้ยืนยันสูตรของอนันต์แบบ Dedekindดังนั้นโดยทั่วไปแล้วมากกว่าคุณสมบัติของอนันต์ในส่วนก่อนหน้าเกี่ยวกับขอบเขตของจำนวน เราอาจเรียกเซตว่าอนันต์ในความหมายเชิงบวกทางตรรกะได้ ถ้าเราสามารถส่งเข้าไปในเซตนั้นได้ เซตที่ส่งแบบหนึ่งต่อหนึ่งกับเซตนั้นได้อาจเรียกว่าอนันต์แบบนับได้ เซตหนึ่งเรียกว่าเซตอนันต์แบบทาร์สกี (Tarski-infinite)ถ้ามีลำดับของเซตย่อยที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ โดยแต่ละเซตจะมีสมาชิกใหม่เมื่อเทียบกับเซตก่อนหน้า และนิยามนี้ไม่ได้กล่าวถึงการเพิ่มอันดับของเซต ที่จริงแล้วมีคุณสมบัติมากมายที่บ่งบอกถึงความเป็นอนันต์แม้ในทฤษฎีคลาสสิกและทฤษฎีนั้นไม่ได้พิสูจน์ว่าเซตที่ไม่จำกัดทั้งหมดเป็นอนันต์ในแง่ของการมีอยู่แบบฉีด (injection existence) ถึงแม้ว่ามันจะเป็นจริงเมื่อสมมติเพิ่มเติมว่ามีตัวเลือกที่นับได้ก็ตาม หากไม่มีตัวเลือกใดๆ ก็ยังอนุญาตให้มีจำนวนคาร์ดินัลนอกเหนือจากจำนวนอะเลฟ (aleph numbers ) และอาจมีเซตที่ปฏิเสธคุณสมบัติทั้งสองข้างต้น กล่าวคือ เซตเหล่านั้นเป็นทั้งเซตที่ไม่เป็นอนันต์แบบเดเดคินด์ (non-Dedekind-infinite) และไม่จำกัด (เรียกอีกอย่างว่าเซตอนันต์แบบเดเดคินด์จำกัด (Dedekind-finite infinite sets))

เราเรียกเซตที่มีสมาชิกว่านับได้ (countable)ถ้ามีการส่งแบบทั่วถึง (surjection) จากเซตหนึ่งไปยังอีกเซตหนึ่ง และเรียกเซตย่อยที่นับได้ (subcountable)ถ้าสามารถทำได้จากเซตย่อยบางเซตของ เซตนั้น เราเรียกเซตว่าแจง นับได้ (enumerable)ถ้ามีการส่งแบบหนึ่งต่อหนึ่ง (injection) ไปยังเซตหนึ่ง ซึ่งทำให้เซตนั้นเป็นเซตแบบไม่ต่อเนื่อง ที่น่าสังเกตคือ ข้อกล่าวอ้างเหล่านี้เป็นข้อกล่าวอ้างเกี่ยวกับการมีอยู่ของฟังก์ชัน เซตว่างไม่มีสมาชิกแต่โดยทั่วไปก็ถือว่านับได้เช่นกัน และโปรดทราบว่าเซตผู้สืบทอด (successor set) ของเซตที่นับได้ใดๆก็เป็นเซตที่นับได้เช่นกัน เซต n เป็นอนันต์ นับได้ และแจงนับได้โดยปริยาย ดังที่เห็นได้จากฟังก์ชันเอกลักษณ์ นอกจากนี้ ในทฤษฎีคลาสสิกที่แข็งแกร่ง แนวคิดเหล่านี้หลายอย่างก็สอดคล้องกันโดยทั่วไป และเป็นผลให้ข้อกำหนดในการตั้งชื่อในเอกสารทางวิชาการไม่สอดคล้องกัน เซตอนันต์ที่นับได้คือเซตที่นับได้เท่ากับเซตn

นอกจากนี้ยังมีวิธีการต่างๆ ในการกำหนดลักษณะของแนวคิดเชิงลบเชิงตรรกะ แนวคิดเรื่องความไม่สามารถนับได้ ในแง่ของการไม่สามารถนับได้นั้น จะถูกกล่าวถึงควบคู่ไปกับสัจพจน์การยกกำลังในส่วนถัดไป แต่การที่สามารถสร้างสมาชิกในส่วนเติมเต็มของเซตย่อยที่นับได้ใดๆ ของเซตนั้น ทำให้เกิดแนวคิดเรื่องความไม่สามารถนับได้อีกแบบหนึ่งคุณสมบัติอื่นๆ ของความจำกัดอาจถูกกำหนดเป็นการปฏิเสธของคุณสมบัติดังกล่าว เป็นต้น

ฟังก์ชันลักษณะเฉพาะ

การแยกส่วนทำให้เราสามารถแยกกลุ่มย่อยของผลิตภัณฑ์ได้อย่างน้อยก็เมื่อผลิตภัณฑ์เหล่านั้นถูกอธิบายในลักษณะที่มีขอบเขตจำกัด เมื่อกำหนดสิ่งใดสิ่งหนึ่งแล้วเราก็จะสามารถให้เหตุผลเกี่ยวกับคลาสต่างๆ เช่น

เนื่องจากจึงมี

และดังนั้น

.

แต่โปรดทราบว่าในกรณีที่ไม่มีสัจพจน์ที่ไม่สร้างสรรค์ใดๆโดยทั่วไปอาจไม่สามารถตัดสินได้เนื่องจากต้องมีการพิสูจน์อย่างชัดเจนของส่วนแยกใดส่วนหนึ่ง ในเชิงสร้างสรรค์ เมื่อไม่สามารถพิสูจน์ได้สำหรับทั้งหมดหรือไม่สามารถพิสูจน์ความเป็นเอกลักษณ์ของเงื่อนไขที่เกี่ยวข้องกับแต่ละ เงื่อนไข ได้ ก็ไม่สามารถตัดสินได้ว่าชุดที่เข้าใจนั้นเป็นฟังก์ชันทั้งหมด ตัวอย่างเช่น การพิสูจน์แบบคลาสสิกของSchröder–Bernsteinอาศัยการวิเคราะห์กรณี แต่ในการสร้างฟังก์ชันกรณีเฉพาะจะต้องสามารถระบุได้จริง โดยพิจารณาจากข้อมูลป้อนเข้าใดๆ จากโดเมน ได้มีการพิสูจน์แล้วว่า Schröder–Bernstein ไม่สามารถพิสูจน์ได้แม้กระทั่งบนพื้นฐานของทฤษฎีเซตบวกหลักการสร้างสรรค์[ 19 ]ดังนั้นในขอบเขตที่ การอนุมาน เชิงสัญชาตญาณไม่ได้ไปไกลกว่าสิ่งที่ได้รับการกำหนดเป็นทางการไว้ที่นี่ จึงไม่มีการสร้างแบบทั่วไปของการจับคู่แบบหนึ่งต่อหนึ่งจากการฉีดสองครั้งในทิศทางตรงกันข้าม

แต่เนื่องจากเข้ากันได้กับการพัฒนาในส่วนนี้จึงยังคงอนุญาตให้ตีความ "ฟังก์ชันบน" เป็นวัตถุที่สมบูรณ์แล้ว ซึ่งไม่จำเป็นต้องเป็น ลำดับ ตามกฎเสมอไป สามารถพบการประยุกต์ใช้ได้ในแบบจำลองทั่วไปสำหรับข้ออ้างเกี่ยวกับความน่าจะเป็น เช่น ข้อความที่เกี่ยวข้องกับแนวคิดของ "การได้รับ" ลำดับการโยนเหรียญแบบสุ่มที่ไม่สิ้นสุด แม้ว่าการคาดการณ์หลายอย่างสามารถแสดงได้ในแง่ของการกระจายตัวก็ตาม

หากมีการกำหนดฟังก์ชันให้ ฟังก์ชันนั้นก็คือฟังก์ชันลักษณะเฉพาะที่ตัดสินว่าบุคคลนั้นเป็นสมาชิกในกลุ่มย่อยที่แยกออกมาได้หรือไม่

ตามธรรมเนียมแล้ว เซตย่อยที่แยกออกได้รวมถึงสูตรที่เทียบเท่ากับและ(โดยที่ เป็นอิสระ) อาจถูกเรียกว่าเป็นคุณสมบัติที่ตัดสินได้หรือเซตบน

อาจกล่าวได้ว่าชุดข้อมูลนั้นสามารถค้นหาได้หากการดำรงอยู่สามารถตัดสินได้จริง

ทีนี้ลองพิจารณากรณีถ้าสมมติว่า แล้วช่วงของเป็นเซตที่มีสมาชิกอาศัยอยู่และนับได้ โดยการแทนที่ อย่างไรก็ตามไม่จำเป็นต้องเป็นเซตที่ตัดสินได้เอง เนื่องจากข้ออ้างนั้นเทียบเท่ากับ ที่ค่อนข้างเข้มแข็ง ยิ่งไปกว่านั้นยังเทียบเท่ากับและดังนั้นจึงสามารถกล่าวถึงประพจน์ที่ตัดสินไม่ได้เกี่ยวกับ ได้เช่นกัน เมื่อการเป็นสมาชิกในสามารถตัดสินได้ สิ่งนี้ก็เกิดขึ้นในแบบคลาสสิกเช่นกัน ในแง่ที่ว่าข้อความเกี่ยวกับอาจเป็นอิสระต่อกันแต่ทฤษฎีคลาสสิกใดๆ ก็ตามก็ยังคงอ้างถึงประพจน์ร่วมพิจารณาเซตของดัชนีทั้งหมดของการพิสูจน์ความไม่สอดคล้องกันของทฤษฎีที่กำลังพิจารณาอยู่ ในกรณีนี้ ข้อความที่ปิดอย่างเป็นสากลคือข้ออ้างความสอดคล้องกัน ในแง่ของหลักการทางเลขคณิต การสมมติว่าสามารถตัดสินได้ของสิ่งนี้จะเป็น- หรือเลขคณิต- สิ่งนี้และที่เกี่ยวข้องที่แข็งแกร่งกว่าหรือเลขคณิต- จะกล่าวถึงต่อไป

พยานแห่งการแยกจากกัน

หลักการเอกลักษณ์ของสิ่งที่แยกแยะไม่ได้ซึ่งในบริบทอันดับแรกเป็นหลักการอันดับสูงกว่า ถือว่าความเท่าเทียมกันของสองคำและจำเป็นต้องมีตัวบ่งชี้ทั้งหมดที่เห็นพ้องต้องกัน ดังนั้นหากมีตัวบ่งชี้ที่แยกแยะสองคำและในความหมายที่ว่าหลักการนี้บ่งชี้ว่าสองคำนั้นไม่ตรงกัน รูปแบบหนึ่งของสิ่งนี้อาจแสดงออกมาในเชิงทฤษฎีเซตได้: อาจถือว่าแยกจากกันได้หากมีเซตย่อยที่คำหนึ่งเป็นสมาชิกและอีกคำหนึ่งไม่ใช่ เมื่อจำกัดเฉพาะเซตย่อยที่แยกได้ สิ่งนี้อาจกำหนดได้อย่างกระชับโดยใช้ฟังก์ชันลักษณะเฉพาะอันที่จริง ฟังก์ชันลักษณะเฉพาะนี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับว่าโดเมนร่วมเป็นเซตไบนารีหรือไม่: ความเท่าเทียมกันถูกปฏิเสธ กล่าวคือได้รับการพิสูจน์แล้ว ทันทีที่พบว่าไม่ใช่ทุกฟังก์ชันบน ที่ทำให้ เป็นจริงซึ่งเป็นเงื่อนไขเชิงลบ ทางตรรกะ

เราสามารถ กำหนดความสัมพันธ์การแยกจากกันที่เป็นบวกเชิงตรรกะได้ บนเซตใดๆ ก็ได้

เนื่องจากจำนวนธรรมชาติเป็นจำนวนเฉพาะ ดังนั้นสำหรับฟังก์ชันเหล่านี้ เงื่อนไขเชิงลบจึงเทียบเท่ากับการปฏิเสธซ้ำซ้อน (ที่อ่อนกว่า) ของความสัมพันธ์นี้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความเท่าเทียมกันของและหมายความว่าไม่มีการระบายสีใดที่สามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างทั้งสองได้ ดังนั้นเพื่อตัดความเป็นไปได้ของข้อแรกออกไป กล่าวคือ เพื่อพิสูจน์จึงต้องตัดความเป็นไปได้ของข้อหลังออกไป กล่าวคือ เพียงแค่พิสูจน์

เซตที่คำนวณได้

กลับไปสู่ความทั่วไปมากขึ้น สมมติว่ามี述語ทั่วไปเกี่ยวกับตัวเลข (เช่น 述語ที่กำหนดจาก述語 T ของ Kleene ) อีกครั้ง ให้

เมื่อกำหนดจำนวนธรรมชาติใดๆแล้ว

ในทฤษฎีเซตแบบคลาสสิก หลักการ " โดย" และ "ยกเว้นตรงกลาง" ก็ใช้ได้กับการเป็นสมาชิกของคลาสย่อยด้วยเช่นกัน หากคลาสไม่มีขอบเขตเชิงตัวเลข การไล่เรียงไปตามจำนวนธรรมชาติและ "แสดงรายการ" จำนวนทั้งหมดในโดยการข้ามจำนวนที่มี ไปตามหลักการคลาสสิก จะได้ลำดับการส่งสัญญาณแบบทั่วถึงที่เพิ่มขึ้นเสมอ ในลำดับ นั้น เราสามารถได้ ฟังก์ชันแบบหนึ่งต่อหนึ่งทั่วถึง ด้วยวิธีนี้ คลาสของฟังก์ชันในทฤษฎีเซตแบบคลาสสิกทั่วไปจึงมีความหลากหลาย เนื่องจากยังประกอบด้วยวัตถุที่อยู่นอกเหนือสิ่งที่เราทราบว่าสามารถคำนวณได้อย่างมีประสิทธิภาพหรือสามารถแสดงรายการได้ในทางปฏิบัติด้วยโปรแกรม

ในทฤษฎีความสามารถในการคำนวณเซตที่คำนวณได้คือช่วงของฟังก์ชันผลรวมที่ไม่ลดลงในความหมายแบบเวียนเกิดในระดับ ลำดับชั้น ทางคณิตศาสตร์และไม่สูงกว่านั้น การตัดสินเงื่อนไขในระดับนั้นเทียบเท่ากับการแก้ปัญหาในการค้นหาใบรับรองที่ยืนยันหรือปฏิเสธการเป็นสมาชิกในที่สุด เนื่องจากไม่ใช่ทุกเงื่อนไขที่สามารถตัดสินได้ด้วยการคำนวณ ดังนั้นทฤษฎีที่แข็งแกร่งกว่าเพียงอย่างเดียวจึงไม่สามารถอ้าง (พิสูจน์) ได้ว่าเซตที่ไม่จำกัดทั้งหมดเป็นช่วงของฟังก์ชันหนึ่งต่อหนึ่งทั่วถึงที่มีโดเมนดูแผนผังของ Kripke ด้วย โปรดทราบว่าการแยกแบบมีขอบเขตยังคงพิสูจน์ได้ว่าเงื่อนไขทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนกว่ายังคงเป็นเซต โดยระดับถัดไปคือ เซต ที่สามารถนับได้ด้วยการคำนวณ ที่

มีแนวคิดมากมายในทฤษฎีความสามารถในการคำนวณเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างเซตย่อยทั่วไปของจำนวนธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น วิธีหนึ่งในการสร้างการจับคู่แบบหนึ่งต่อหนึ่งระหว่างสองเซตดังกล่าวคือการเชื่อมโยงเซตเหล่านั้นผ่านไอโซมอร์ฟิซึมที่คำนวณได้ซึ่งเป็นการเรียงสับเปลี่ยนที่คำนวณได้ของจำนวนธรรมชาติทั้งหมด ไอโซมอร์ฟิซึมที่คำนวณได้นี้อาจสร้างขึ้นได้โดยการจับคู่แบบหนึ่งต่อหนึ่งเฉพาะในทิศทางตรงกันข้าม

เกณฑ์ขอบเขต

เซตย่อยใดๆ ก็สามารถฉีดเข้าไปในได้ถ้าสามารถตัดสินได้และมีสมาชิกอาศัยอยู่ลำดับจะเป็นดังนี้

เช่น

เป็นฟังก์ชันทั่วถึงบนทำให้เป็นเซตที่นับได้ ฟังก์ชันนั้นยังมีคุณสมบัติอีกด้วย

ทีนี้ลองพิจารณาเซตที่นับได้ซึ่งมีขอบเขตในความหมายที่ได้นิยามไว้ก่อนหน้านี้ ลำดับใดๆ ที่รับค่าในเซตนี้ก็จะมีขอบเขตเชิงตัวเลขเช่นกัน และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในที่สุดจะไม่เกินฟังก์ชันเอกลักษณ์บนดัชนีอินพุตของมัน กล่าวอย่างเป็นทางการคือ

เซตที่เงื่อนไขขอบเขตแบบหลวมๆ นี้ใช้ได้กับลำดับทั้งหมดที่รับค่าใน(หรือสูตรที่เทียบเท่าของคุณสมบัตินี้) เรียกว่าเซตที่มีขอบเขตเสมือนจุดประสงค์ของคุณสมบัตินี้คือการแสดงให้เห็นว่าในที่สุดขอบเขตก็จะหมดลง แม้ว่าตอนนี้จะแสดงออกมาในรูปของปริภูมิฟังก์ชัน(ซึ่งใหญ่กว่าในแง่ที่ว่าฟังก์ชันจะแทรกเข้าไปในเสมอ) แนวคิดที่เกี่ยวข้องซึ่งคุ้นเคยจากทฤษฎีปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีถูกกำหนดในรูปของอัตราส่วนที่เข้าใกล้ศูนย์สำหรับลำดับทั้งหมด ( ในสัญลักษณ์ข้างต้น) สำหรับเซตที่มีสมาชิกที่ตัดสินได้ ความถูกต้องของขอบเขตเสมือน ร่วมกับลำดับการนับที่กำหนดไว้ข้างต้น จะให้ขอบเขตสำหรับองค์ประกอบทั้งหมดของ

หลักการที่ว่าเซตย่อยที่มีประชากรอาศัยอยู่และมีขอบเขตเสมือนใดๆ ของเซตที่นับได้ (แต่ไม่จำเป็นต้องตัดสินได้) จะมีขอบเขตเสมอ เรียกว่า- หลักการนี้ยังใช้ได้โดยทั่วไปในกรอบการทำงานเชิงสร้างสรรค์หลายอย่าง เช่น ทฤษฎีฐานมาร์โคเวียนซึ่งเป็นทฤษฎีที่ตั้งสมมติฐานเฉพาะลำดับแบบกฎที่มีคุณสมบัติการสิ้นสุดการค้นหาจำนวนที่ดี อย่างไรก็ตาม- เป็นอิสระแม้กระทั่งจากทฤษฎีที่แข็งแกร่ง

ฟังก์ชันการเลือก

แม้แต่ทฤษฎีบทคลาสสิกก็ไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่าการรวมกันของเซตที่นับได้ซึ่งประกอบด้วยเซตสองสมาชิกนั้น จะสามารถนับได้อีกครั้ง อันที่จริง มีแบบจำลองที่ปฏิเสธความสามารถในการนับได้ของการรวมกันแบบนับได้ของคู่เซตดังกล่าว การสมมติว่า การเลือกแบบนับได้นั้น ทำให้แบบจำลองดังกล่าวไม่สามารถใช้เป็นการตีความทฤษฎีที่ได้ หลักการนี้ยังคงเป็นอิสระจาก - กลยุทธ์การพิสูจน์แบบง่าย ๆ สำหรับข้อความนั้นล้มเหลวในการอธิบาย การมีอยู่จริงที่ ไม่มีที่สิ้นสุด

หลักการเลือกตั้งสมมติฐานว่าการเลือกบางอย่างสามารถทำได้ร่วมกันเสมอในแง่ที่ว่าการเลือกเหล่านั้นปรากฏออกมาเป็นฟังก์ชันเซตเดียวในทฤษฎี เช่นเดียวกับสัจพจน์อิสระใดๆ สิ่งนี้จะเพิ่มความสามารถในการพิสูจน์ในขณะที่จำกัดขอบเขตของการตีความที่เป็นไปได้ (เชิงแบบจำลอง) ของทฤษฎี (เชิงไวยากรณ์) การอ้างการมีอยู่ของฟังก์ชันมักจะสามารถแปลเป็นการมีอยู่ของตัวผกผัน ลำดับ และอื่นๆ การเลือกยังบ่งบอกถึงข้อความเกี่ยวกับจำนวนสมาชิกของเซตต่างๆ เช่น บ่งบอกหรือตัดความเป็นไปได้ของการนับเซต การเพิ่มการเลือกแบบเต็มรูปแบบไม่ ได้พิสูจน์ ทฤษฎีบทใหม่ใดๆแต่เป็นสิ่งที่ไม่สร้างสรรค์อย่างเคร่งครัด ดังที่แสดงไว้ด้านล่าง การพัฒนาในที่นี้ดำเนินไปในลักษณะที่ไม่ขึ้นกับตัวแปรใดๆ ที่อธิบายไว้ต่อไป[ 20 ]

  • สัจพจน์ของการเลือกที่นับได้ (หรือ): ถ้าเราสามารถสร้างเซตความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อหลายได้สัจพจน์ของการเลือกที่นับได้จะยอมรับว่าเมื่อใดก็ตามที่เราสามารถสร้างฟังก์ชันที่แมปแต่ละจำนวนไปยังค่าที่ไม่ซ้ำกันได้ การมีอยู่ของลำดับดังกล่าวโดยทั่วไปไม่สามารถพิสูจน์ได้บนพื้นฐานของและการเลือกที่นับได้ไม่เป็นไปตามทฤษฎีนั้น การเลือกที่นับได้ในเซตทั่วไปยังสามารถลดทอนลงได้อีก การพิจารณาทั่วไปอย่างหนึ่งคือการจำกัดจำนวนสมาชิกที่เป็นไปได้ของช่วงของทำให้เกิดการเลือกที่นับได้แบบอ่อนในเซตที่นับได้ เซตจำกัด หรือแม้แต่เซตไบนารี ( ) เราอาจพิจารณาเวอร์ชันของการเลือกที่นับได้สำหรับฟังก์ชันใน(เรียกว่าหรือ) ดังที่บ่งบอกโดยหลักการวิทยานิพนธ์ของ Church เชิงสร้างสรรค์ กล่าว คือโดยการตั้งสมมติฐานว่าความสัมพันธ์ทางเลขคณิตทั้งหมดเป็นแบบเวียนเกิดในเลขคณิตอาจเข้าใจได้ว่าเป็นรูปแบบหนึ่งของสัจพจน์การเลือก อีกวิธีหนึ่งในการลดทอนการเลือกที่นับได้คือการจำกัดคำจำกัดความที่เกี่ยวข้องเกี่ยวกับตำแหน่งในลำดับชั้นทางไวยากรณ์ (เช่น- ) บทพิสูจน์ของ Kőnigที่อ่อนแอ ซึ่งทำลายคณิตศาสตร์ แบบเรียกซ้ำอย่างเคร่งครัด ดังที่จะกล่าวถึงต่อไปนั้น แข็งแกร่งกว่าและบางครั้งก็ถูกมองว่าเป็นการจับภาพรูปแบบของการเลือกที่นับได้ ในกรณีที่มีรูปแบบที่อ่อนแอของการเลือกที่นับได้ บทพิสูจน์นี้จะเทียบเท่ากับหลักการที่ไม่สร้างสรรค์ซึ่งมีลักษณะเชิงตรรกะมากกว่า ในเชิงสร้างสรรค์ รูปแบบที่อ่อนแอของการเลือกนั้นจำเป็นสำหรับจำนวนจริงโคชีที่ มีพฤติกรรมที่ดี การเลือกที่นับได้ไม่ถูกต้องในตรรกะภายใน ของ โทโพสทั่วไปซึ่งสามารถมองได้ว่าเป็นแบบจำลองของทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์
  • สัจพจน์ของการเลือกแบบพึ่งพา : การเลือกที่นับได้นั้นถูกบ่งชี้โดยสัจพจน์ทั่วไปของการเลือกแบบพึ่งพา ซึ่งดึงลำดับในเซตที่มีสมาชิกอยู่โดยกำหนดความสัมพันธ์ทั้งหมด ใดๆ ในทฤษฎีเซต ลำดับนี้ก็คือเซตของคู่จำนวนอนันต์ ซึ่งเป็นเซตย่อยของดังนั้นจึงยอมรับได้ว่าสามารถเปลี่ยนจากข้อความแสดงการมีอยู่หลายข้อความไปสู่การมีอยู่ของฟังก์ชัน ซึ่งตัวมันเองให้ข้อความแสดงการมีอยู่ที่ไม่ซ้ำกันสำหรับจำนวนธรรมชาติทุกตัว การกำหนดรูปแบบที่เหมาะสมของการเลือกแบบพึ่งพาได้รับการนำมาใช้ในกรอบการทำงานเชิงสร้างสรรค์หลายอย่าง เช่น โดยบางสำนักคิดที่เข้าใจลำดับที่ไม่มีที่สิ้นสุดว่าเป็นโครงสร้างที่กำลังดำเนินอยู่แทนที่จะเป็นวัตถุที่เสร็จสมบูรณ์ อย่างน้อยในกรณีเหล่านั้นดูเหมือนจะไม่เป็นอันตราย ซึ่งสำหรับใดๆการมีอยู่ของค่าถัดไปสามารถตรวจสอบได้ในลักษณะที่คำนวณได้ ฟังก์ชันเวียนเกิดที่สอดคล้องกันหากมีอยู่ จะถูกมองว่าสามารถส่งคืนค่าที่อินพุตที่เป็นไปได้จำนวนอนันต์ แต่ไม่จำเป็นต้องประเมินค่าทั้งหมดพร้อมกัน นอกจากนี้ยังใช้ได้ใน แบบจำลองความสามารถในการรับรู้หลายแบบด้วยในเงื่อนไขของทฤษฎีบทการเรียกซ้ำ ที่คล้ายคลึงกันอย่างเป็นทางการ นั้น เราจะได้รับตัวเลือกที่ไม่ซ้ำกันในแต่ละขั้นตอนอยู่แล้ว และทฤษฎีบทนั้นทำให้เราสามารถรวมตัวเลือกเหล่านั้นเข้าด้วยกันเป็นฟังก์ชันบนดังนั้นด้วยเราอาจพิจารณารูปแบบของสัจพจน์ที่มีข้อจำกัดบนผ่านสัจพจน์การแยกขอบเขตในหลักการนี้ยังเทียบเท่ากับแบบแผนในตัวแปรภาคแสดงที่มีขอบเขตสองตัว: เมื่อเก็บตัวบ่งปริมาณทั้งหมดที่ครอบคลุมเราอาจจำกัดขอบเขตของเซตนี้ให้แคบลงได้อีกโดยใช้ตัวแปรภาคแสดงเอกภาค ในขณะเดียวกันก็ใช้ภาคแสดงสองภาคใดๆแทนเซตความสัมพันธ์การเลือกแบบพึ่งพาไม่ได้หมายความว่าโดเมนย่อยเดี่ยวจะมีฟังก์ชันการเลือก
  • การเลือกแบบพึ่งพาเชิงสัมพัทธ์: นี่คือแผนผังที่ใช้เพียงสองคลาสทั่วไป แทนที่จะกำหนดให้และเป็นเซต โดเมนของฟังก์ชันการเลือกที่ยอมรับว่ามีอยู่ก็ยังคงเป็นเพียงเมื่อมันหมายถึงการเหนี่ยวนำทางคณิตศาสตร์อย่างสมบูรณ์ ซึ่งในทางกลับกันอนุญาตให้กำหนดฟังก์ชันบนผ่านแผนผังการเรียกซ้ำ เมื่อถูกจำกัดไว้ที่คำจำกัดความของ มันยังคงหมายถึงการเหนี่ยวนำทางคณิตศาสตร์สำหรับภาคแสดงของ (ด้วยตัวบ่งปริมาณการมีอยู่เหนือเซต) เช่นเดียวกับในแผนผังจะเทียบเท่ากับ
  • - : กลุ่มของเซตจะควบคุมได้ดีกว่าหากมีการกำหนดดัชนีโดยฟังก์ชัน เซตจะเป็นฐานก็ต่อเมื่อกลุ่มของเซตที่มีดัชนีทั้งหมดบนเซตนั้นมีฟังก์ชันการเลือกเช่นกลุ่มของเซตที่เก็บและองค์ประกอบของมัน และซึ่งปิดโดยการหาผลรวมและผลคูณที่มีดัชนี (ดูประเภทที่ขึ้นอยู่กัน ) เรียกว่าปิดแบบ -closed แม้ว่าสัจพจน์ที่ว่าเซตทั้งหมดในคลาสที่ปิดแบบ -closed ที่เล็กที่สุดเป็นฐานนั้นจำเป็นต้องมีการปรับปรุงในการกำหนดสูตร แต่ก็เป็นหลักการเลือกที่แข็งแกร่งที่สุดเหนือ ที่ใช้ได้กับการตีความเชิง ทฤษฎีประเภท
  • สัจพจน์ของการเลือก : นี่คือสัจพจน์ของฟังก์ชันการเลือกแบบ "สมบูรณ์" เกี่ยวกับโดเมนที่เป็นเซตทั่วไปซึ่งประกอบด้วยเซตที่มีสมาชิกอยู่ โดยที่โคโดเมนกำหนดให้เป็นผลรวมทั่วไปของเซตเหล่านั้น เมื่อกำหนดชุดของเซตที่ตรรกะอนุญาตให้ทำการเลือกในแต่ละเซตได้ สัจพจน์นี้รับรองว่ามีฟังก์ชันเซตอยู่ซึ่งจับการเลือกในทุกเซตได้ โดยทั่วไปแล้วจะกำหนดขึ้นสำหรับทุกเซต แต่ก็มีการศึกษาในรูปแบบคลาสสิกสำหรับเซตที่มีขนาดไม่เกินจำนวนสมาชิกที่กำหนด ตัวอย่างมาตรฐานคือการเลือกในเซตย่อยที่มีสมาชิกอยู่ทั้งหมดของจำนวนจริง ซึ่งในทางคลาสสิกเท่ากับโดเมนสำหรับชุดนี้ จะไม่มีข้อกำหนดการเลือกองค์ประกอบที่เป็นเอกรูปที่พิสูจน์ได้ว่าเป็นฟังก์ชันการเลือกบนพื้นฐานของนอกจากนี้ เมื่อจำกัดเฉพาะพีชคณิตบอเรลของจำนวนจริงเพียงอย่างเดียวไม่สามารถพิสูจน์การมีอยู่ของฟังก์ชันที่เลือกสมาชิกจากแต่ละเซตย่อยที่ไม่ว่างเปล่าและสามารถวัดได้ด้วยเลเบส (เซตนี้คือพีชคณิต σที่สร้างขึ้นจากช่วงเวลาต่างๆโดยรวมถึงช่วงเวลาเหล่านั้นอย่างเคร่งครัด ในความหมายของแต่ในความหมายเดียวกันนั้น ก็มีจำนวนสมาชิกเท่ากับจำนวนจริงเท่านั้น) ข้ออ้างการมีอยู่อันน่าทึ่งที่บ่งบอกโดยสัจพจน์นั้นมีอยู่มากมายพิสูจน์ว่ามีอยู่จริง และจากนั้นสัจพจน์ของการเลือกก็บ่งบอกถึงการเลือกแบบพึ่งพาด้วย ที่สำคัญในบริบทปัจจุบัน มันยังบ่งบอกถึงตัวอย่างของผ่านทฤษฎีบทของ Diaconescu ด้วย สำหรับหรือทฤษฎีที่ขยายมันออกไป นี่หมายความว่าการเลือกอย่างสมบูรณ์อย่างน้อยที่สุดพิสูจน์ได้สำหรับสูตร -ทั้งหมด ซึ่งเป็นผลลัพธ์ที่ไม่สร้างสรรค์ซึ่งยอมรับไม่ได้ ตัวอย่างเช่น จากมุมมองของความสามารถในการคำนวณ โปรดทราบว่าในเชิงสร้างสรรค์บทพิสูจน์ของ Zornไม่ได้บ่งบอกถึงการเลือก: เมื่อการเป็นสมาชิกในโดเมนฟังก์ชันไม่สามารถตัดสินได้ ฟังก์ชันสุดขั้วที่ได้รับอนุญาตจากหลักการนั้นไม่ได้พิสูจน์ได้ว่าเป็นฟังก์ชันการเลือกบนโดเมนทั้งหมดเสมอไป

ทางเลือกเต็มรูปแบบหมายถึง PEM

เพื่อเน้นย้ำถึงความแข็งแกร่งของการเลือกอย่างสมบูรณ์และความสัมพันธ์กับเรื่องของเจตจำนงควรพิจารณาทฤษฎีบทของไดอาโคเนสคูการพิสูจน์ทฤษฎีบทนี้เริ่มต้นด้วยการกำหนดชั้นต่างๆ

ซึ่งมีความไม่แน่นอนพอๆ กับข้อเสนอที่เกี่ยวข้องกับการนิยามของพวกมัน อันที่จริง พวกมันไม่จำเป็นต้องพิสูจน์ได้ว่าเป็นเซตจำกัดด้วยซ้ำ เมื่อผ่านตัวอย่างที่เหมาะสมของการแยก พวกมันได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นเซต และดังนั้นจึงเป็นเซตย่อยจำกัด สัจพจน์ทั่วไปของการเลือกจะอ้างถึงการมีอยู่ของฟังก์ชันที่มีและสิ่งนี้จะบ่งชี้ว่า สำหรับ

ดังนั้น ทางเลือกที่สมบูรณ์จึงไม่ก่อให้เกิดผลในทฤษฎีเซตตามที่นิยามไว้ในที่นี้ ประเด็นก็คือ เมื่อประพจน์เป็นส่วนหนึ่งของการเข้าใจเซต แนวคิดเกี่ยวกับค่าความจริงของประพจน์เหล่านั้นจะแตกแขนงออกเป็นเงื่อนไขของเซตในทฤษฎี ความเท่าเทียมกันที่นิยามโดยสัจพจน์ของทฤษฎีเซตเรื่องความขยายซึ่งตัวมันเองไม่เกี่ยวข้องกับฟังก์ชัน ในทางกลับกันจะเชื่อมโยงความรู้เกี่ยวกับประพจน์เข้ากับข้อมูลเกี่ยวกับค่าของฟังก์ชัน

เพื่อให้เข้าใจได้ดียิ่งขึ้นว่าเหตุใดจึงไม่สามารถคาดหวังได้ว่าจะได้รับฟังก์ชันการเลือกที่แน่นอน (ทั้งหมด) ที่มีโดเมนลองพิจารณาฟังก์ชันตัวเลือกแบบง่ายๆ หนึ่งในตัวเลือกคือโดยที่ ฟังก์ชัน ดังกล่าวได้รับการพิจารณาไปแล้วในส่วนต้นๆ เกี่ยวกับสัจพจน์ของการแยกในที่นี้เป็นฟังก์ชันการเลือกแบบคลาสสิกไม่ว่าในกรณีใดก็ตาม โดยที่อาจทำหน้าที่เป็น "เงื่อนไข if" (ซึ่งอาจตัดสินไม่ได้) ในเชิงสร้างสรรค์ โดเมนและค่าของฟังก์ชันที่ขึ้นอยู่กับ ดังกล่าว ยังไม่เป็นที่เข้าใจมากพอที่จะพิสูจน์ได้ว่าฟังก์ชันเหล่านั้นเป็นความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชันทั้งหมดใน

สำหรับความหมายเชิงคำนวณ สัจพจน์ของทฤษฎีเซตที่กำหนดสมมติฐานเกี่ยวกับการมีอยู่ของฟังก์ชัน (ทั้งหมด) นำไปสู่ข้อกำหนดสำหรับฟังก์ชันเรียกซ้ำที่หยุดได้ จากกราฟฟังก์ชันในแต่ละการตีความ เราสามารถอนุมานสาขาที่ "เงื่อนไข if" ซึ่งยังไม่ได้ตัดสินใจในทฤษฎีที่ตีความแล้วเลือกได้ แต่ในระดับของกรอบงานสังเคราะห์ เมื่อกรอบงานเหล่านี้กลายเป็นแบบคลาสสิกอย่างกว้างขวางจากการยอมรับทางเลือกที่สมบูรณ์ ทฤษฎีเซตแบบขยายเหล่านี้ขัดแย้งกับกฎการสร้างสรรค์ของ Church

ความสม่ำเสมอหมายถึง PEM

สัจพจน์ของการเลือกรับรองการมีอยู่ของฟังก์ชันที่เกี่ยวข้องกับกลุ่มขององค์ประกอบที่มีขนาดเท่ากับเซตซึ่งเราสามารถเลือกองค์ประกอบที่ไม่ซ้ำกันได้ในทันทีสัจพจน์ของความสม่ำเสมอระบุว่า สำหรับทุกเซตที่มีองค์ประกอบในกลุ่มสากล จะมีองค์ประกอบหนึ่งในซึ่งไม่มีองค์ประกอบใดร่วมกับการกำหนดสูตรนี้ไม่ได้เกี่ยวข้องกับฟังก์ชันหรือข้ออ้างการมีอยู่ที่ไม่ซ้ำกัน แต่รับประกันเซตที่มีคุณสมบัติเฉพาะโดยตรงเนื่องจากสัจพจน์เชื่อมโยงข้ออ้างการเป็นสมาชิกในลำดับที่แตกต่างกัน สัจพจน์จึงหมายความถึงสิ่งต่อไปนี้ด้วย:

การพิสูจน์จากตัวเลือกข้างต้นได้ใช้เซตเฉพาะเจาะจงการพิสูจน์ในย่อหน้านี้ยังถือว่าการแยกใช้ได้กับและใช้ซึ่งตามคำนิยาม ได้มีการอธิบายไปแล้วว่าและดังนั้นจึงสามารถพิสูจน์การยกเว้นตรงกลางสำหรับในรูปแบบได้ ตอนนี้ให้เป็นสมาชิกที่สมมติขึ้นซึ่งมีคุณสมบัติการตัดกันที่ว่างเปล่า เซตถูกกำหนดให้เป็นเซตย่อยของและดังนั้น ที่กำหนดใด ๆ จึงสอดคล้องกับการเชื่อมแบบ หรือข้อความทางซ้ายบ่งชี้ ว่า ในขณะที่สำหรับข้อความทางขวาเราสามารถใช้ว่าองค์ประกอบพิเศษที่ไม่ตัดกันนั้นสอดคล้องกับ

การเรียกร้องให้เซตของจำนวนธรรมชาติเรียงลำดับอย่างดีโดยสัมพันธ์ลำดับมาตรฐานของมันนั้น จะกำหนดเงื่อนไขเดียวกันให้กับเซตที่มีสมาชิกอยู่ดังนั้นหลักการจำนวนน้อยที่สุดจึงมีนัยยะที่ไม่สร้างสรรค์เช่นเดียวกัน เช่นเดียวกับการพิสูจน์จาก Choice ขอบเขตของประพจน์ที่ผลลัพธ์เหล่านี้เป็นจริงนั้นถูกควบคุมโดยสัจพจน์การแยกตัวของแต่ละบุคคล

เลขคณิต

ข้อบกพร่องของ ECST

ได้มีการกล่าวถึงสัจพจน์ของ Peanoทั้งสี่ ข้อ สำหรับและซึ่งกำหนดลักษณะของเซตในฐานะแบบจำลองของจำนวนธรรมชาติในทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์ ลำดับ " " ของจำนวนธรรมชาติถูกจับได้ด้วยการเป็นสมาชิก " " ในแบบจำลองของ von Neumann นี้ และเซตนี้เป็นเซตแบบไม่ต่อเนื่อง กล่าวคือสามารถตัดสินได้ การอุปมานสำหรับสูตรทางคณิตศาสตร์เป็นทฤษฎีบท

อย่างไรก็ตาม ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว เมื่อไม่ได้สมมติการเหนี่ยวนำทางคณิตศาสตร์อย่างสมบูรณ์ (หรือสัจพจน์ที่แข็งแกร่งกว่า เช่น การแยกอย่างสมบูรณ์) ในทฤษฎีเซต จะมีข้อผิดพลาดเกี่ยวกับการมีอยู่ของการดำเนินการทางเลขคณิต ทฤษฎีลำดับที่หนึ่งของเลขคณิตเฮย์ติง มีลายเซ็นและสัจพจน์ที่ไม่ใช่ตรรกะเช่นเดียวกับเลขคณิตพีอาโนในทางตรงกันข้าม ลายเซ็นของทฤษฎีเซตไม่มีเครื่องหมายบวก " " หรือเครื่องหมายคูณ " " และในความเป็นจริงแล้ว ทฤษฎีนี้ไม่ได้เปิดใช้งานการเรียกซ้ำแบบดั้งเดิมสำหรับนิยามฟังก์ชันของสิ่งที่จะเป็น(โดยที่ " " ในที่นี้หมายถึงผลคูณคาร์ทีเซียนของเซต ไม่ควรสับสนกับการคูณข้างต้น) แท้จริงแล้ว แม้จะมีสัจพจน์การแทนที่ แต่ทฤษฎีนี้ก็ไม่ได้พิสูจน์ว่ามีเซตที่จับฟังก์ชันการบวกอยู่

ฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์จากการเรียกซ้ำ

ในส่วนถัดไป จะมีการชี้แจงว่าสัจพจน์ทางทฤษฎีเซตใดบ้างที่สามารถนำมาใช้พิสูจน์การมีอยู่ของฟังก์ชันเลขคณิตเหล่านั้นในฐานะเซตฟังก์ชัน พร้อมทั้งความสัมพันธ์ที่ต้องการกับศูนย์และตัวสืบทอด

นอกเหนือจากเงื่อนไขความเท่าเทียมกันแล้ว แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ได้มายังตรวจสอบความถูกต้องได้อีกด้วย

สำหรับสูตรใดๆ ที่ไม่มีตัวบ่งปริมาณ ที่จริงแล้วเป็นแบบอนุรักษ์นิยมและการกำจัดการปฏิเสธซ้ำซ้อนก็เป็นไปได้สำหรับสูตร Harropใด ๆ

ดังนั้น เพื่อก้าวไปอีกขั้น จึงต้องเพิ่มสัจพจน์ที่ให้คำจำกัดความของฟังก์ชันเซตผ่านฟังก์ชันเซตแบบวนซ้ำ: สำหรับเซตใดๆเซตและจะต้องมีฟังก์ชันที่ได้มาจากการใช้เซตก่อนหน้าด้วย กล่าวคือ โดยที่และหลักการวนซ้ำหรือการเรียกซ้ำ นี้ คล้ายกับทฤษฎีบทการเรียกซ้ำแบบอนันต์ยกเว้นว่ามันถูกจำกัดเฉพาะฟังก์ชันเซตและอาร์กิวเมนต์เชิงอันดับจำกัด กล่าวคือไม่มีข้อความเกี่ยวกับเชิงอันดับลิมิตมันทำหน้าที่เป็นสิ่งที่เทียบเท่าทางทฤษฎีเซตของวัตถุจำนวนธรรมชาติในทฤษฎีหมวดหมู่จากนั้นจึงทำให้สามารถตีความเลขคณิตของเฮย์ติงได้อย่างสมบูรณ์ในทฤษฎีเซตของเรา รวมถึงฟังก์ชันการบวกและการคูณด้วย

ด้วยเหตุนี้และจึงมีพื้นฐานที่มั่นคง ในแง่ของการกำหนดสูตรเซตย่อยแบบอุปนัยยิ่งไปกว่านั้น เลขคณิตของจำนวนตรรกยะก็สามารถนิยามได้ และคุณสมบัติของมัน เช่น ความเป็นเอกลักษณ์และความสามารถในการนับ ก็สามารถพิสูจน์ได้เช่นกัน

การเรียกซ้ำจากสัจพจน์ของทฤษฎีเซต

โปรดจำไว้ว่าย่อมาจาก โดยที่ ย่อมาจาก述语ฟังก์ชันทั้งหมด ซึ่งเป็นประพจน์ในรูปของ ที่ใช้ตัวบ่งปริมาณแบบมีขอบเขต หากทั้งสองข้างเป็นเซตแล้ว โดยหลักการขยายความแล้ว สิ่งนี้จะเทียบเท่ากับ เช่นกัน(ถึงแม้ว่าโดยการใช้สัญลักษณ์อย่างเป็นทางการอย่างไม่ถูกต้องเล็กน้อย เช่นเดียวกับสัญลักษณ์ " สัญลักษณ์ " ก็มักจะใช้กับคลาสอยู่แล้ว)

ทฤษฎีเซตที่มีแบบจำลองที่ช่วยให้เกิดหลักการเรียกซ้ำตามที่อธิบายไว้ข้างต้น จะพิสูจน์ได้ว่า สำหรับจำนวนธรรมชาติทั้งหมดและปริภูมิฟังก์ชัน

เป็นเซต อันที่จริง การเรียกซ้ำแบบมีขอบเขตก็เพียงพอแล้ว กล่าวคือ หลักการสำหรับคลาสที่กำหนดโดย

ในทางกลับกัน หลักการเรียกซ้ำสามารถพิสูจน์ได้จากนิยามที่เกี่ยวข้องกับการรวมกันของฟังก์ชันเรียกซ้ำบนโดเมนจำกัด สิ่งที่เกี่ยวข้องกับเรื่องนี้คือคลาสของฟังก์ชันบางส่วนบนซึ่งสมาชิกทั้งหมดมีค่าส่งคืนไม่เกินขอบเขตจำนวนธรรมชาติบางค่า ซึ่งอาจแสดงได้ด้วยการมีอยู่ของเซตนี้สามารถพิสูจน์ได้โดยสมมติว่าปริภูมิฟังก์ชันแต่ละอันเป็นเซตทั้งหมด เพื่อจุดประสงค์นี้ นอกเหนือจากสัจพจน์ของ แล้วเราอาจพิจารณา

การยกกำลังสำหรับโดเมนจำกัด

ด้วยสัจพจน์นี้ พื้นที่ดังกล่าวใดๆ ก็ตามจะเป็นเซตของเซตย่อยของและนี่อ่อนกว่าการแยกอย่างสมบูรณ์อย่างเห็นได้ชัด ที่น่าสังเกตคือ การนำหลักการนี้มาใช้มีลักษณะทางทฤษฎีเซตอย่างแท้จริง ตรงกันข้ามกับการฝังหลักการทางเลขคณิตลงในทฤษฎีของเราโดยตรง และเป็นหลักการที่เรียบง่ายตราบใดที่ปริภูมิฟังก์ชันเหล่านี้ไม่ซับซ้อน: เมื่อสมมติว่ามีการเหนี่ยวนำอย่างสมบูรณ์หรือการยกกำลังอย่างสมบูรณ์ การนำไปใช้กับปริภูมิฟังก์ชันหรือผลคูณคาร์ทีเซียน n เท่า พิสูจน์ได้ว่ายังคงรักษาความสามารถในการนับได้

ในการยกกำลังแบบจำกัด หลักการเวียนเกิดเป็นทฤษฎีบท นอกจากนี้ รูปแบบที่นับได้ของหลักการรังนกพิราบก็สามารถพิสูจน์ได้แล้ว เช่น ในเซตที่มีดัชนีจำกัด การส่งแบบอัตโนมัติทุกแบบก็เป็นการส่งแบบทั่วถึงด้วยเช่นกัน ผลที่ตามมาคือจำนวนสมาชิกของเซตจำกัด กล่าวคือ จำนวนเชิงอันดับของฟอน นอยมันน์แบบจำกัด สามารถพิสูจน์ได้ว่ามีเอกลักษณ์ เซตแบบไม่ต่อเนื่องที่มีดัชนีจำกัดก็คือเซตจำกัดนั่นเอง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เซตย่อยที่มีดัชนีจำกัดของเซตสองเซตนั้นเป็นเซตจำกัด การหาผลหาร หรือการรวมกันแบบไบนารี หรือผลคูณคาร์ทีเซียนของสองเซตจะรักษาความเป็นเซตจำกัด ความเป็นเซตย่อยจำกัด และการมีดัชนีจำกัดไว้

สัจพจน์ของทฤษฎีเซตที่กล่าวมาข้างต้นนั้นครอบคลุมถึงเลขคณิตอันดับหนึ่งและเพียงพอที่จะเป็นกรอบการทำงานที่เป็นทางการสำหรับคณิตศาสตร์ทั่วไปส่วนใหญ่ ข้อจำกัดของโดเมนจำกัดนั้นถูกยกเลิกในสัจพจน์การยกกำลังที่เข้มงวดกว่าด้านล่าง อย่างไรก็ตาม สัจพจน์นั้นก็ไม่ได้หมายความถึงแบบแผนการอุปนัยแบบสมบูรณ์สำหรับสูตรที่มีตัวบ่งปริมาณที่ไม่จำกัดเหนือโดเมนของเซต หรือหลักการเลือกแบบพึ่งพา ในทำนองเดียวกัน มีหลักการเก็บรวบรวมที่ไม่ได้ถูกบ่งชี้โดยหลักการแทนที่อย่างสร้างสรรค์ ดังที่กล่าวถึงเพิ่มเติมด้านล่าง ผลที่ตามมาคือ สำหรับข้อความบางข้อความที่มีความซับซ้อนหรือทางอ้อมสูงกว่า แม้ว่าตัวอย่างที่น่าสนใจที่เป็นรูปธรรมอาจพิสูจน์ได้ แต่ทฤษฎีอาจไม่สามารถพิสูจน์การปิดแบบสากลได้ ทฤษฎีที่แข็งแกร่งกว่าทฤษฎีนี้ที่มีการยกกำลังแบบจำกัดคือการอุปนัยแบบสมบูรณ์ มันหมายความถึงหลักการเรียกซ้ำแม้กระทั่งสำหรับคลาสและเช่นนั้นที่ไม่ซ้ำกัน หลักการเรียกซ้ำนั้น เมื่อจำกัดไว้เฉพาะ ก็พิสูจน์การยกกำลังแบบจำกัดได้แล้ว และยังพิสูจน์การมีอยู่ของการปิดแบบถ่ายทอดสำหรับทุกเซตโดยสัมพันธ์กับ(เนื่องจากการสร้างยูเนียนคือ) ด้วยหลักการนี้ โครงสร้างทั่วไปจึงรักษาความสามารถในการนับได้ ยูเนียนทั่วไปเหนือเซตที่มีดัชนีจำกัดของเซตที่มีดัชนีจำกัดนั้น จะมีดัชนีจำกัดอีกครั้ง เมื่ออย่างน้อยที่สุดสมมติว่ามีการอุปนัยสำหรับ-predicates (โดยสัมพันธ์กับภาษาทฤษฎีเซต และสิ่งนี้จะเป็นจริงโดยไม่คำนึงถึงความสามารถในการตัดสินความสัมพันธ์ความเท่าเทียมกันของพวกมัน)

รูปแบบต่างๆ ของทฤษฎีเซตแบบอ่อน

การอุปนัยโดยปราศจากเซตอนันต์

ส่วนนี้จะถอยกลับไปสู่บริบทที่คล้ายคลึงกันมากขึ้นการบวกตัวเลข ซึ่งถือเป็นความสัมพันธ์บนสามสิ่ง เป็นชุดข้อมูลอนันต์ เช่นเดียวกับชุดของจำนวนธรรมชาติเอง แต่โปรดสังเกตว่า แผนผังอุปนัยอาจถูกนำมาใช้ (สำหรับเซต ลำดับ หรือร่วมกับการเรียงลำดับจำนวนธรรมชาติ) โดยไม่จำเป็นต้องตั้งสมมติฐานว่าชุดของจำนวนธรรมชาติมีอยู่จริงในฐานะเซต ดังที่กล่าวไว้แล้วเลขคณิตของเฮย์ติงสามารถตีความได้สองทางด้วยทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์ดังกล่าว ซึ่งเซตทั้งหมดถูกตั้งสมมติฐานว่ามีความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อหนึ่งกับลำดับ ตัวบ่งชี้ BITเป็นวิธีการทั่วไปในการเข้ารหัสเซตในเลขคณิต

ย่อหน้านี้แสดงรายการหลักการอุปนัยจำนวนธรรมชาติที่อ่อนแอจำนวนหนึ่งที่ศึกษาในทฤษฎีการพิสูจน์ของทฤษฎีเลขคณิตที่มีการบวกและการคูณอยู่ในรูปแบบเฉพาะ นี่คือกรอบการทำงานที่หลักการเหล่านี้เป็นที่เข้าใจได้ดีที่สุด ทฤษฎีเหล่านี้อาจถูกกำหนดผ่านสูตรที่มีขอบเขตหรือรูปแบบต่างๆ ของแผนผังอุปนัยซึ่งอาจอนุญาตให้มีเฉพาะ述语ที่มีความซับซ้อนจำกัดเท่านั้น ในด้านลำดับที่หนึ่งแบบคลาสสิก สิ่งนี้จะนำไปสู่ทฤษฎีระหว่างเลขคณิตของโรบินสัน และเลขคณิตของพีอาโน : ทฤษฎีหนึ่งไม่มีการอุปนัย อีก ทฤษฎี หนึ่งมีการอุปนัยทางคณิตศาสตร์อย่างสมบูรณ์สำหรับสูตรเลขคณิตและมีลำดับหมายความว่าทฤษฎีนี้อนุญาตให้เข้ารหัสลำดับของทฤษฎีที่อ่อนแอกว่าเป็นความสัมพันธ์แบบเวียนเกิดบนจำนวนธรรมชาติเท่านั้น ทฤษฎีอาจรวมถึงสัญลักษณ์เพิ่มเติมสำหรับฟังก์ชันเฉพาะ ทฤษฎีเลขคณิตที่ได้รับการศึกษาอย่างดีหลายทฤษฎีอ่อนแอในเรื่องการพิสูจน์ความเป็นทั้งหมดสำหรับฟังก์ชันที่เติบโตเร็วขึ้น บาง ฟังก์ชัน ตัวอย่างพื้นฐานที่สุดของเลขคณิตบางส่วน ได้แก่เลขคณิตฟังก์ชันเบื้องต้นซึ่งรวมถึงการอุปมานสำหรับสูตรเลขคณิตที่มีขอบเขตจำกัดเท่านั้น ในที่นี้หมายถึงสูตรที่มีตัวบ่งปริมาณในช่วงจำนวนจำกัด ทฤษฎีนี้มี ลำดับ เชิงทฤษฎีการพิสูจน์ ( ลำดับที่ดีที่ไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่ามีการเรียกซ้ำน้อยที่สุด) ของ แผนผังการอุปมาน แบบสำหรับสูตรเลขคณิตที่มีอยู่จริงนั้น อนุญาตให้มีการอุปมานสำหรับคุณสมบัติของจำนวนธรรมชาติ ซึ่งการตรวจสอบความถูกต้องสามารถคำนวณได้ผ่านการค้นหาแบบจำกัดด้วยเวลาการทำงานที่ไม่จำกัด (ใดๆ แต่จำกัด) แผนผังนี้ยังเทียบเท่ากับแผนผังการอุปมานแบบ ในเชิงคลาสสิก เลขคณิตลำดับที่หนึ่งแบบคลาสสิกที่ค่อนข้างอ่อน ซึ่งใช้แผนผังนั้น จะถูกแทนด้วยและพิสูจน์ฟังก์ชันเรียกซ้ำแบบดั้งเดิมทั้งหมด ทฤษฎีนี้เป็นแบบอนุรักษ์นิยม เหนือเลขคณิตเรียกซ้ำแบบดั้งเดิมโปรดทราบว่า - การเหนี่ยวนำยังเป็นส่วนหนึ่งของระบบฐานคณิตศาสตร์ย้อนกลับลำดับที่สองด้วยโดยสัจพจน์อื่นๆ ของมันคือ การเข้าใจ - บวกของเซตย่อยของจำนวนธรรมชาติ ทฤษฎีนี้เป็น-อนุรักษ์เหนือทฤษฎีเลขคณิตที่กล่าวถึงสุดท้ายทั้งหมดมีลำดับ

ขอพูดถึงอีกขั้นตอนหนึ่งที่เหนือกว่าแบบแผนการอุปนัย การขาดแบบแผนการอุปนัยที่แข็งแกร่งกว่านี้หมายความว่า ตัวอย่างเช่นหลักการรังนกพิราบ บางเวอร์ชันที่ไม่มีขอบเขตนั้น ไม่สามารถพิสูจน์ได้ ตัวอย่างที่ค่อนข้างอ่อนแออย่างหนึ่งคือ ข้ออ้างประเภท ทฤษฎีบทแรมซีย์ที่แสดงไว้ดังนี้: สำหรับการเข้ารหัสใดๆ ของแผนที่การระบายสีโดยเชื่อมโยงแต่ละค่ากับสีไม่ใช่ว่าสำหรับทุกสีจะมีจำนวนอินพุตที่เป็นเกณฑ์ซึ่งเกินกว่านั้นจะไม่ใช่ค่าส่งคืนของแผนที่อีกต่อไป (ในบริบทแบบคลาสสิกและในแง่ของเซต ข้ออ้างเกี่ยวกับการระบายสีนี้อาจกล่าวได้ในเชิงบวกว่า มีค่าส่งคืนอย่างน้อยหนึ่งค่าเสมอซึ่งในทางปฏิบัติ สำหรับโดเมนที่ไม่จำกัดบางโดเมนจะเป็นจริงว่า กล่าวคือเมื่อให้การกำหนดค่าที่แจงนับได้อนันต์ โดยแต่ละค่าเป็นสีใดสีหนึ่งจากสีที่เป็นไปได้ต่างๆ กัน ก็มีการอ้างว่าการระบายสีเฉพาะสำหรับตัวเลขจำนวนอนันต์นั้นมีอยู่เสมอ และสามารถระบุเซตได้โดยไม่ต้องตรวจสอบคุณสมบัติของเมื่ออ่านในเชิงสร้างสรรค์ เราต้องการให้ สามารถระบุได้อย่างเป็นรูปธรรม ดังนั้นการกำหนดสูตรนั้นจึงเป็นข้ออ้างที่แข็งแกร่งกว่า) จำเป็นต้องมีการอ้างอิงทางอ้อมที่สูงกว่า ในการอุปมานสำหรับข้อความที่มีอยู่เพียงอย่างเดียว เพื่อที่จะกำหนดนิยามใหม่ของการปฏิเสธดังกล่าว (ข้ออ้างประเภททฤษฎีบทแรมซีย์ในสูตรดั้งเดิมข้างต้น) และพิสูจน์มัน กล่าวคือ เพื่อกำหนดปัญหาใหม่ในแง่ของการปฏิเสธการมีอยู่ของตัวเลขเกณฑ์ร่วมหนึ่งตัว ซึ่งขึ้นอยู่กับสมมติฐานทั้งหมดของซึ่งเกินกว่านั้น ฟังก์ชันจะต้องบรรลุค่าสีบางค่า กล่าวให้เจาะจงยิ่งขึ้น ความแข็งแกร่งของหลักการจำกัดขอบเขต ที่ต้องการ นั้นอยู่ระหว่างแบบแผนการอุปนัยในและ อย่างเคร่งครัด สำหรับคุณสมบัติในแง่ของค่าส่งคืนของฟังก์ชันบนโดเมนจำกัด การตรวจสอบแบบใช้กำลังทั้งหมดโดยการตรวจสอบอินพุตที่เป็นไปได้ทั้งหมดนั้นมีภาระการคำนวณที่มากขึ้นสำหรับโดเมนที่ใหญ่ขึ้น แต่ก็จำกัดเสมอ การยอมรับแบบแผนการอุปนัยดังเช่นใน จะตรวจสอบความถูกต้องของหลักการที่เรียกว่า "หลักการรังนกพิราบอนันต์" ซึ่งเกี่ยวข้องกับโดเมนที่ไม่จำกัดขอบเขต และดังนั้นจึงเกี่ยวข้องกับการแมปที่มีอินพุตจำนวนอนันต์

เป็นที่น่าสังเกตว่าในหลักสูตรเลขคณิตเชิงทำนายแม้แต่แบบแผนการอุปนัยทางคณิตศาสตร์ก็ยังถูกวิพากษ์วิจารณ์ว่าอาจเป็นแบบทำนายไม่ได้เมื่อจำนวนธรรมชาติถูกกำหนดให้เป็นวัตถุที่เติมเต็มแบบแผนนี้ ซึ่งตัวมันเองก็ถูกกำหนดขึ้นโดยใช้จำนวนธรรมชาติทั้งหมด

KP แบบสัญชาตญาณ

ขอพูดถึงทฤษฎีที่อ่อนแอมากอีกทฤษฎีหนึ่งที่ได้รับการศึกษามาแล้ว นั่นคือทฤษฎีเซตคริปเก-เพลเทคแบบ สัญชาตญาณ (หรือแบบสร้างสรรค์) ทฤษฎี นี้ไม่มีการแทนที่อย่างสมบูรณ์ แต่มีการแยกแยะและการรวบรวมแบบแผนที่จำกัดเฉพาะสูตร นอกจากนี้ยังมีแบบแผนสัจพจน์ของการเหนี่ยวนำเซตซึ่งช่วยให้สามารถสร้างทฤษฎีบทที่เกี่ยวข้องกับกลุ่มของจำนวนเชิงอันดับได้ ทฤษฎีนี้มีคุณสมบัติการแยกส่วน

แน่นอนว่า ทฤษฎีบทเวอร์ชันที่อ่อนกว่านั้นได้มาจากการจำกัดรูปแบบการอุปนัยให้แคบลงโดยใช้สูตรในกลุ่มที่แคบกว่า เช่นทฤษฎีบทนี้จะอ่อนแอเป็นพิเศษเมื่อศึกษาโดยปราศจากอนันต์

ทฤษฎีย่อยที่แข็งแกร่งกว่าของ ZF

การยกกำลัง

ทฤษฎีคลาสสิกที่ไม่มีสัจพจน์ Powersetมีแบบจำลองตามธรรมชาติในคลาสของเซตที่มี ขนาด สืบทอดน้อยกว่าจำนวนนับไม่ได้บางจำนวน[ 21 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ยังคงสอดคล้องกับเซตที่มีอยู่ทั้งหมด (รวมถึงเซตที่เก็บจำนวนจริง) ที่สามารถนับได้ย่อยและแม้กระทั่งสามารถนับได้ ทฤษฎีดังกล่าวโดยพื้นฐานแล้วเทียบเท่ากับเลขคณิตอันดับสองเซตทั้งหมดที่สามารถนับได้ย่อยสามารถสอดคล้องกันในเชิงสร้างสรรค์ได้แม้ในกรณีที่มีเซตนับไม่ได้ ดังที่ได้นำเสนอไปแล้ว

ได้มีการหารือถึงหลักการเลือกที่เป็นไปได้ รูปแบบที่อ่อนลงของแผนผังการแยกส่วนได้รับการนำมาใช้แล้ว และสัจพจน์มาตรฐานเพิ่มเติมจะถูกลดทอนลงเพื่อให้ได้ทฤษฎีที่คาดการณ์และสร้างสรรค์ได้มากขึ้น สัจพจน์แรกในจำนวนนั้นคือสัจพจน์เซตกำลัง ซึ่งถูกนำมาใช้ในรูปแบบของปริภูมิของฟังก์ชันลักษณะเฉพาะ สัจพจน์ต่อไปนี้มีความเข้มแข็งกว่าสัจพจน์คู่ขนานสำหรับโดเมนจำกัดที่กล่าวถึงในข้อความเกี่ยวกับ:

การยกกำลัง

สูตรในที่นี้ใช้สัญลักษณ์ที่สะดวกสำหรับปริภูมิฟังก์ชัน กล่าวคือ สัจพจน์กล่าวว่า เมื่อกำหนดเซตสองเซตแล้วคลาสของฟังก์ชันทั้งหมดก็เป็นเซตเช่นกัน สิ่งนี้จำเป็นอย่างยิ่ง ตัวอย่างเช่น ในการกำหนดรูปแบบแผนที่วัตถุของฟังก์ชันโฮม ภายใน เช่น

การนำเอาข้อความแสดงการมีอยู่ดังกล่าวมาใช้ ทำให้การหาปริมาณเหนือองค์ประกอบของฟังก์ชัน (ทั้งหมด) บางประเภท ครอบคลุมเฉพาะเซตเท่านั้น พิจารณาชุดของคู่ที่ยืนยันความสัมพันธ์การแยกจากกัน ผ่านการแยกแบบมีขอบเขต สิ่งเหล่านี้จึงประกอบเป็นเซตย่อยของตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นว่าสัจพจน์การยกกำลังไม่เพียงแต่เพิ่มขอบเขตของเซตโดยตรงเท่านั้น แต่ยังช่วยให้สามารถสร้างเซตเพิ่มเติมได้ผ่านการแยก และสิ่งนี้ยังช่วยเสริมความแข็งแกร่งให้กับสัจพจน์อื่นๆ อีกด้วย

ที่น่าสังเกตคือ ตัวบ่งปริมาณแบบจำกัดเหล่านี้ครอบคลุมปริภูมิฟังก์ชันที่พิสูจน์ได้ว่านับไม่ได้และด้วยเหตุนี้จึงนับไม่ได้ในเชิงคลาสสิกด้วย ตัวอย่างเช่น ชุดของฟังก์ชันทั้งหมดที่ นั่นคือเซตของจุดที่อยู่เบื้องหลังปริภูมิแคนเตอร์นับไม่ได้ตามข้อโต้แย้งแนวทแยงของแคนเตอร์และอย่างดีที่สุดก็ถือได้ว่าเป็นเซตย่อยที่นับได้ ในทฤษฎีนี้ เรายังสามารถบ่งปริมาณเหนือปริภูมิย่อยของปริภูมิเช่น ซึ่งเป็นแนวคิดลำดับที่สามบนจำนวนธรรมชาติ (ในส่วนนี้และส่วนต่อๆ ไป จะใช้สัญลักษณ์สำหรับเซมิริงของจำนวนธรรมชาติในนิพจน์เช่น หรือเขียน เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสนระหว่างการยกกำลังเชิงคาร์ดินัลกับการยกกำลังเชิงลำดับ) โดยคร่าวๆ แล้ว เซตที่นับไม่ได้ในเชิงคลาสสิก เช่น ปริภูมิฟังก์ชันเหล่านี้ มักจะไม่มีความเท่าเทียมกันที่ตัดสินได้ด้วยการคำนวณ

โดยการรวมทั่วไปเหนือตระกูลที่มีดัชนีผลคูณแบบขึ้นอยู่หรือแบบมีดัชนี ซึ่งเขียนว่าก็เป็นเซตเช่นกัน สำหรับค่าคงที่สิ่งนี้จะลดลงเหลือปริภูมิฟังก์ชันอีกครั้ง และเมื่อรวมทั่วไปเหนือปริภูมิฟังก์ชันเอง เมื่อใดก็ตามที่คลาสกำลังของเป็นเซต ซูเปอร์เซตของ ก็ จะเป็นเซตเช่นกัน ซึ่งเป็นวิธีการที่จะพูดถึงปริภูมิของฟังก์ชันบางส่วนบนได้

สหภาพแรงงานและการนับจำนวน

ด้วยการยกกำลัง ทฤษฎีนี้พิสูจน์การมีอยู่ของฟังก์ชันเวียนเกิดดั้งเดิม ใดๆ ในและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในปริภูมิฟังก์ชันที่นับไม่ได้จาก อันที่จริง ด้วยปริภูมิฟังก์ชันและลำดับฟอนนอยมันน์จำกัดเป็นโดเมน เราสามารถสร้างแบบจำลองได้ตามที่ได้กล่าวไว้ และด้วยเหตุนี้จึงเข้ารหัสลำดับในเลขคณิต จากนั้นเราจะได้จำนวนลำดับ ที่ยกกำลัง เป็นเซต ซึ่งอาจมีลักษณะเฉพาะเป็นเซตคำที่นับได้เหนือตัวอักษรอนันต์การรวมกันของลำดับจำกัดทั้งหมดเหนือเซตที่นับได้ในขณะนี้เป็นเซตที่นับได้ นอกจากนี้ สำหรับตระกูลฟังก์ชันนับที่นับได้ใดๆ พร้อมกับช่วงของฟังก์ชันเหล่านั้น ทฤษฎีนี้พิสูจน์ว่าการรวมกันของช่วงเหล่านั้นสามารถนับได้ ในทางตรงกันข้าม หากไม่สมมติว่ามีการเลือกที่นับได้ แม้แต่ ก็สอดคล้องกับเซตที่นับไม่ได้ซึ่งเป็นการรวมกันของเซตที่นับได้ของเซตที่นับได้

รายชื่อในที่นี้ยังไม่ครบถ้วนสมบูรณ์ ทฤษฎีบทมากมายเกี่ยวกับเงื่อนไขการมีอยู่ของฟังก์ชันต่างๆ ยังคงใช้ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสมมติว่ามีตัวเลือกที่นับได้ ซึ่งดังที่ได้กล่าวไว้แล้วว่าในที่นี้ไม่ได้มีการสมมติโดยปริยายในการอภิปรายนี้

ในที่สุด ด้วยทฤษฎีการยกกำลัง การรวมกันแบบจำกัดดัชนีของกลุ่มเซตที่มีดัชนีย่อยจำกัดหรือนับได้ย่อย ก็จะมีดัชนีย่อยจำกัดหรือนับได้ย่อยเช่นกัน ทฤษฎีนี้ยังพิสูจน์ได้ว่ากลุ่มของ เซตย่อย ที่นับได้ ทั้งหมด ของเซตใดๆก็เป็นเซตด้วยเช่นกัน เกี่ยวกับเซตย่อยของกลุ่มกำลังนี้คำถามเกี่ยวกับจำนวนสมาชิกตามธรรมชาติบางข้อก็สามารถหาคำตอบได้ด้วยวิธีคลาสสิกโดยใช้ทฤษฎีการเลือก อย่างน้อยก็สำหรับเซตที่นับไม่ได้

กลุ่มของเซตย่อยทั้งหมดของเซตหนึ่ง

เมื่อกำหนดลำดับของเซตแล้ว เราอาจกำหนดลำดับใหม่ดังกล่าวได้ เช่น ในแต่ที่สำคัญ ในกรอบทฤษฎีเซตทางคณิตศาสตร์ การรวบรวมเซตย่อยทั้งหมดของเซตหนึ่งๆ นั้น ไม่ได้ถูกกำหนดโดยการสร้างจากล่างขึ้นบนจากส่วนประกอบของมัน แต่โดยผ่านความเข้าใจเหนือ เซต ทั้งหมดในขอบเขตของการพิจารณา ลักษณะเฉพาะมาตรฐานของพาวเวอร์คลาสของเซตนั้นเกี่ยวข้องกับการกำหนดปริมาณสากลที่ไม่จำกัด นั่นคือโดยที่ถูกกำหนดไว้ก่อนหน้านี้แล้วในแง่ของตัวบ่งชี้การเป็นสมาชิกในที่นี้ ข้อความที่แสดงเป็นจะต้องถือว่า เป็น โดยปริยายและไม่เทียบเท่ากับประพจน์ที่จำกัดเซต อันที่จริง ข้อความนั้นเองคือถ้าเป็นเซต การกำหนดปริมาณที่กำหนดจะครอบคลุมซึ่งทำให้สัจพจน์ของพาวเวอร์เซตไม่สามารถทำนายได้

โปรดจำไว้ว่า สมาชิกของเซตของฟังก์ชันลักษณะเฉพาะนั้นสอดคล้องกับ述语 (predicate) ที่สามารถตัดสินได้บนเซตซึ่งจึงกำหนดเซตย่อยที่แยกได้ (detachable subset ) ในทางกลับกัน คลาสของเซตย่อยที่แยกได้ทั้งหมดของก็เป็นเซตเช่นกัน ผ่านการแทนที่ (Replacement) เซตย่อยที่ใหญ่กว่าอาจได้มาจากการเปลี่ยนจาก ไปเป็นเซตของค่าความจริงที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม เซตเช่นอาจไม่มีคุณสมบัติที่พึงประสงค์ที่พิสูจน์ได้ เช่น ปิดภายใต้การดำเนินการที่ไม่สิ้นสุด เช่น ยูเนียนเหนือเซตดัชนีอนันต์ที่นับได้: สำหรับลำดับที่นับได้เซต ย่อย ของที่ทำให้ เป็นจริง สำหรับทุก มีอยู่จริงในฐานะเซต แต่ก็อาจไม่สามารถแยกได้ และดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องพิสูจน์ได้ว่าเป็นสมาชิกของในขณะเดียวกัน ในตรรกะแบบคลาสสิก เซตย่อยทั้งหมดของเซตสามารถแยกได้โดยง่าย หมายความว่าและแน่นอนว่า ก็มีเซตย่อยใดๆ อยู่ด้วย ในตรรกะแบบคลาสสิก สิ่งนี้ยังหมายความว่า การยกกำลัง (Exponentiation) เปลี่ยนคลาสกำลัง (power class) ให้เป็นเซต

การแปลผลลัพธ์ของทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ที่อิงตามทฤษฎีเซต เช่น โทโพโลยีเซตจุด หรือทฤษฎีการวัด ไปสู่กรอบการทำงานเชิงสร้างสรรค์นั้น เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและวกวน ตัวอย่างเช่น ในขณะที่เป็นฟิลด์ของเซต การที่จะก่อตัวเป็นσ-algebraตามนิยามนั้น ยังต้องอาศัยคุณสมบัติการปิดภายใต้การรวมกันที่กล่าวถึงข้างต้นด้วย แต่ในขณะที่โดเมนของเซตย่อยอาจไม่แสดงคุณสมบัติการปิดดังกล่าวในเชิงสร้างสรรค์ ในทางคลาสสิก การวัดนั้นต่อเนื่องจากล่างดังนั้นค่าของมันบนการรวมกันอนันต์จึงสามารถแสดงได้โดยไม่ต้องอ้างอิงถึงเซตนั้นในฐานะอินพุตของฟังก์ชัน กล่าวคือ เป็นลำดับที่เพิ่มขึ้นของค่าของฟังก์ชันที่การรวมกันแบบจำกัด

นอกเหนือจากกลุ่มของเซตที่แยกออกได้แล้ว ทฤษฎียังพิสูจน์ได้ว่ากลุ่มย่อยต่างๆ ของกลุ่มกำลังใดๆ ก็เป็นเซตเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ทฤษฎียังพิสูจน์ได้ว่ากลุ่มของเซตย่อยที่นับได้ทั้งหมดของเซตใดๆ ก็เป็นเซตด้วยเช่นกัน

ความสมบูรณ์ของพาวเวอร์คลาสแบบเต็มในทฤษฎีที่ไม่มีตัวกลางที่ถูกยกเว้นนั้น สามารถเข้าใจได้ดีที่สุดโดยการพิจารณาเซตจำกัดแบบคลาสสิกขนาดเล็ก สำหรับประพจน์ใดๆให้พิจารณาซับคลาสของ(เช่นหรือ) มันเท่ากับเมื่อสามารถปฏิเสธได้ และมันเท่ากับ(เช่น) เมื่อสามารถพิสูจน์ได้ แต่อาจจะไม่สามารถตัดสินได้เลยก็ได้ พิจารณาประพจน์ที่ไม่สามารถตัดสินได้สามประพจน์ที่แตกต่างกัน ซึ่งไม่มีประพจน์ใดที่พิสูจน์ได้ว่าบ่งชี้ถึงประพจน์อื่น พวกมันสามารถใช้เพื่อกำหนดซับคลาสสามซับของซิงเกิลตันซึ่งไม่มีซับคลาสใดที่พิสูจน์ได้ว่าเหมือนกัน ในมุมมองนี้ พาวเวอร์คลาสของซิงเกิลตัน ซึ่งโดยปกติจะใช้สัญลักษณ์เรียกว่าพีชคณิตค่าความจริงและไม่จำเป็นต้องมีเพียงสององค์ประกอบเท่านั้น

ด้วยการยกกำลัง (Exponentiation) คลาสกำลังของเซตเดี่ยวซึ่งเป็นเซตอยู่แล้ว หมายความว่าเซตกำลัง (Powerset) สำหรับเซตทั่วไปนั้นก็เป็นจริงเช่นกัน การพิสูจน์ทำได้โดยการแทนที่ความสัมพันธ์ของกับและการให้เหตุผลว่าทำไมเซตย่อยทั้งหมดจึงครอบคลุม เซต ยัง ฉีดเข้าไปในปริภูมิฟังก์ชันด้วย

ถ้าทฤษฎีดังกล่าวพิสูจน์เซตข้างต้นได้ (เช่นเดียวกับที่ไม่มีเงื่อนไข) แล้วเซตย่อยของ เซตนั้น คือฟังก์ชันที่ มี การกล่าวอ้างว่าเซตนั้นคืออ้างว่าหลักการยกเว้นตรงกลางเป็นจริงสำหรับเซตนั้น

มีการชี้ให้เห็นว่าเซตว่างและเซตเองนั้นเป็นเซตย่อยสองเซตของซึ่งหมายความว่าส่วนจะเป็นจริงในทฤษฎี หรือไม่นั้น ขึ้นอยู่กับการเชื่อมโยงแบบง่ายๆ:

.

ดังนั้น สมมติว่าใช้สูตรที่มีขอบเขตเท่านั้น การแยกเชิงทำนายจะช่วยให้สามารถพิสูจน์ได้ว่ากลุ่มกำลังเป็นเซต และในบริบทนี้ การเลือกแบบสมบูรณ์ก็พิสูจน์เซตกำลังได้เช่นกัน (ในบริบทของการยกเว้นตรงกลางที่มีขอบเขตนั้นทำให้ทฤษฎีเซตกลายเป็นแบบคลาสสิกแล้ว ดังที่จะกล่าวถึงต่อไป)

การแยกอย่างสมบูรณ์เทียบเท่ากับการสมมติว่าแต่ละคลาสย่อยของเป็นเซต เมื่อสมมติว่ามีการแยกอย่างสมบูรณ์ ทั้งการเลือกอย่างสมบูรณ์และความสม่ำเสมอพิสูจน์ได้ว่า

สมมติในทฤษฎีนี้ว่า การอุปมานเซตเทียบเท่ากับความสม่ำเสมอ และการแทนที่สามารถพิสูจน์การแยกอย่างสมบูรณ์ได้

โปรดทราบว่าความสัมพันธ์เชิงคาร์ดินัลที่เกี่ยวข้องกับเซตที่นับไม่ได้นั้นก็คลุมเครือเช่นกันในซึ่งลักษณะเฉพาะของความนับไม่ได้จะลดรูปเหลือเพียง ตัวอย่างเช่น ในส่วนของกำลังที่นับไม่ได้นั้นไม่ขึ้นอยู่กับทฤษฎีคลาสสิกที่ว่าเซตดังกล่าวทั้งหมดจะมี หรือ ไม่ และก็ไม่ได้พิสูจน์ ว่า ดูสมมติฐานความต่อเนื่อง และ ทฤษฎีบทของอีสตันที่ เกี่ยวข้อง

แนวคิดเชิงหมวดหมู่และประเภทในทฤษฎี

ดังนั้นในบริบทนี้กับการยกกำลัง เลขคณิตอันดับแรกมีแบบจำลองและปริภูมิฟังก์ชันทั้งหมดระหว่างเซตมีอยู่จริง ปริภูมิฟังก์ชันเหล่านี้เข้าถึงได้ง่ายกว่าคลาสที่มีเซตย่อยทั้งหมดของเซต เช่นเดียวกับวัตถุเลขชี้กำลังหรือวัตถุย่อยในทฤษฎีหมวดหมู่ ในแง่ของทฤษฎีหมวดหมู่ทฤษฎีนี้โดยพื้นฐานแล้วสอดคล้องกับพรีโทโพ ส Heyting ปิดแบบคาร์ทีเซียนที่ชี้จุดอย่างดี เชิงสร้างสรรค์ โดยมี (เมื่อใดก็ตามที่ใช้อนันต์) วัตถุจำนวนธรรมชาติการมีอยู่ของเซตกำลังคือสิ่งที่เปลี่ยนพรีโทโพส Heyting ให้เป็น โทโพ สพื้นฐาน[ 22 ] โทโพสทุกตัวที่ตีความนั้นเป็นแบบจำลองของทฤษฎีที่อ่อนกว่าเหล่านี้ แต่พรีโทโพสปิดแบบคาร์ทีเซียนในท้องถิ่นได้รับการกำหนดไว้แล้ว เช่น ตีความทฤษฎีด้วยการยกกำลัง แต่ปฏิเสธการแยกและเซตกำลังอย่างสมบูรณ์ รูปแบบของสอดคล้องกับวัตถุย่อยใด ๆ ที่มีส่วนเติมเต็ม ในกรณีนี้เราเรียกโทโพสว่าบูลีน ทฤษฎีบทของ Diaconescu ในรูปแบบโทโพสเดิมกล่าวว่า สิ่งนี้จะเป็นจริงก็ต่อเมื่อ โคอี เวลไลเซอร์ ใดๆ ของโมโนมอร์ฟิ ซึมสองตัวที่ไม่ตัดกัน มีส่วนตัด ส่วนหลังนี้เป็นการกำหนดรูปแบบของการเลือกทฤษฎีบทของ Barrกล่าวว่า โทโพสใดๆ ยอมรับการส่งแบบทั่วถึงจากโทโพสแบบบูลีนไปยังโทโพสนั้น ซึ่งเกี่ยวข้องกับข้อความคลาสสิกที่สามารถพิสูจน์ได้โดยใช้สัญชาตญาณ

ในทฤษฎีประเภท นิพจน์ " " มีอยู่โดยลำพังและหมายถึงปริภูมิฟังก์ชันซึ่งเป็นแนวคิดพื้นฐาน ประเภทเหล่านี้ (หรือในทฤษฎีเซต คลาสหรือเซต) ปรากฏขึ้นตามธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น ในฐานะประเภทของการจับคู่แบบเคอร์รีระหว่างและซึ่งเป็นการเชื่อมโยงทฤษฎีประเภททั่วไปที่มีความสามารถในการเขียนโปรแกรมทั่วไป และแน่นอนว่าทฤษฎีที่สามารถจำลองซึ่งถือว่าเป็นทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์ จะมีประเภทของจำนวนเต็มและปริภูมิฟังก์ชันที่แสดงถึง และด้วยเหตุนี้จึงรวมถึงประเภทที่ไม่สามารถนับได้ด้วย นี่เป็นเพียงการกล่าวหรือบ่งบอกว่า ในบรรดาเทอมฟังก์ชัน ไม่มีเทอมใดที่มีคุณสมบัติของการเป็นการจับ คู่แบบทั่วถึง

ทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์ยังได้รับการศึกษาในบริบทของสัจพจน์เชิงประยุกต์ อีก ด้วย

ตรรกะเชิงอภิปรัชญา

แม้ว่าทฤษฎีนี้จะไม่สามารถพิสูจน์ความสอดคล้องของเลขคณิตเฮย์ติงได้ แต่การเพิ่ม Excluded Middle จะทำให้ได้ทฤษฎีที่พิสูจน์ทฤษฎีบทเดียวกันกับทฤษฎีคลาสสิกที่ขาด Regularity! ดังนั้น การเพิ่ม Regularity รวมถึงSeparation แบบเต็มรูปแบบ จะทำให้ ได้ทฤษฎีคลาสสิกแบบเต็มรูปแบบ การเพิ่ม Choice แบบเต็มรูปแบบและ Separation แบบเต็มรูปแบบจะทำให้ได้ทฤษฎีที่ขาด Regularity ดังนั้นสิ่งนี้จึงนำไปสู่ทฤษฎีที่เหนือกว่าความแข็งแกร่งของทฤษฎีประเภททั่วไป

ทฤษฎีที่นำเสนอไม่ได้พิสูจน์ว่าปริภูมิฟังก์ชันไม่สามารถแจงนับได้ ในแง่ของการส่งฟังก์ชันหนึ่งไปยังอีกฟังก์ชันหนึ่ง หากปราศจากสัจพจน์เพิ่มเติม คณิตศาสตร์เชิงสัญชาตญาณมีแบบจำลองในฟังก์ชันเวียนเกิด แต่ยังมีรูปแบบของการคำนวณขั้นสูงอีก ด้วย

การวิเคราะห์

ในส่วนนี้จะมีการอธิบายความแข็งแกร่งของ เพื่อเป็นบริบท จะมีการกล่าวถึงหลักการเพิ่มเติมที่เป็นไปได้ ซึ่งไม่จำเป็นต้องเป็นแบบคลาสสิก และโดยทั่วไปแล้วก็ไม่ได้ถือว่าเป็นแบบสร้างสรรค์ ในที่นี้ขอเตือนไว้ว่า เมื่ออ่านข้อความแสดงความเท่าเทียมกันของข้อเสนอในบริบทที่คำนวณได้ จะต้องตระหนักอยู่เสมอว่าหลักการเลือก การ เหนี่ยวนำและความเข้าใจ ใดบ้างที่ถูกสมมติไว้โดยปริยาย ดู การวิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์ ที่เกี่ยวข้อง [ 23 ]การวิเคราะห์ที่เป็นไปได้และการวิเคราะห์ที่คำนวณได้ ด้วย

ทฤษฎีที่กล่าวมาข้างต้นพิสูจน์ให้เห็นถึงเอกลักษณ์ของฟิลด์ที่มีลำดับสมบูรณ์แบบอาร์คิมีเดียนและ เดเดคินด์ ( หรือแบบเสมือน ) โดยมีความสมมูลกันด้วยไอโซมอร์ฟิซึมที่ไม่ซ้ำกัน คำนำหน้า "เสมือน" ในที่นี้เน้นย้ำว่าลำดับนั้นจะไม่สามารถตัดสินได้เสมอไปในเชิงสร้างสรรค์ ผลลัพธ์นี้มีความเกี่ยวข้องโดยสมมติว่าแบบจำลองที่สมบูรณ์ดังกล่าวมีอยู่จริงในรูปของเซต

โทโพโลยี

ไม่ว่าจะเลือกแบบจำลองใดก็ตาม ลักษณะเฉพาะของทฤษฎีจำนวนเชิงสร้างสรรค์สามารถอธิบายได้โดยใช้ข้อเสนออิสระลองพิจารณาตัวอย่างค้านต่อการพิสูจน์เชิงสร้างสรรค์ถึงความเป็นระเบียบเรียบร้อยของจำนวนธรรมชาติ แต่ในที่นี้ฝังอยู่ในจำนวนจริง สมมติว่า...

.

ระยะทางเมตริกต่ำสุดระหว่างจุดใดจุดหนึ่งกับเซตย่อยดังกล่าว ซึ่งอาจแสดงได้ดังนี้ตัวอย่างเช่น อาจพิสูจน์ได้ว่าไม่มีอยู่จริงในเชิงสร้างสรรค์ โดยทั่วไปแล้ว คุณสมบัติการกำหนดตำแหน่งของเซตย่อยนี้เป็นตัวกำหนดทฤษฎีปริภูมิเมตริกเชิงสร้างสรรค์ที่พัฒนามาอย่างดี

ไม่ว่าจะเป็นจำนวนจริงของ Cauchy หรือ Dedekind ก็ตาม จำนวนข้อความเกี่ยวกับการคำนวณเลขคณิตของจำนวนจริงที่สามารถตัดสินได้ นั้นมีจำนวนน้อยกว่า เมื่อเทียบกับทฤษฎีคลาสสิก

ลำดับโคชี

การยกกำลังบ่งบอกถึงหลักการเวียนเกิด ดังนั้นในทางคณิตศาสตร์เราจึงสามารถให้เหตุผลเกี่ยวกับลำดับคุณสมบัติความสม่ำเสมอ เช่นหรือช่วงเวลาที่หดตัวลงใน ได้ อย่างสะดวกสบาย ดังนั้นจึงทำให้สามารถพูดถึงลำดับโคชีและเลขคณิตของลำดับโคชีได้ นี่คือแนวทางการวิเคราะห์ที่ใช้ในทางคณิตศาสตร์เช่นกัน

เรียลคอชี

จำนวนจริงโคชีใดๆ ก็คือกลุ่มของลำดับดังกล่าว กล่าวคือ เป็นเซตย่อยของเซตของฟังก์ชันที่สร้างขึ้นโดยสัมพันธ์สมมูลการยกกำลังร่วมกับการแยกแบบมีขอบเขตพิสูจน์ได้ว่ากลุ่มของจำนวนจริงโคชีเป็นเซต จึงทำให้การพิจารณาจำนวนจริงในเชิงตรรกะง่ายขึ้นบ้าง

แม้แต่ในทฤษฎีที่แข็งแกร่งด้วยรูปแบบการรวบรวมที่เข้มแข็งขึ้น จำนวนจริงของ Cauchy ก็มีพฤติกรรมที่ไม่ดีเมื่อไม่ได้สมมติรูปแบบของการเลือกที่นับได้และเพียงพอสำหรับผลลัพธ์ส่วนใหญ่ สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับความสมบูรณ์ของชั้นสมมูลของลำดับดังกล่าว ความสมมูลของเซตทั้งหมดกับจำนวนจริงของ Dedekind การมีอยู่ของโมดูลัสของการลู่เข้าสำหรับลำดับ Cauchy ทั้งหมด และการรักษาโมดูลัสดังกล่าวเมื่อทำการหาลิมิต[ 24 ]แนวทางอื่นที่มีพฤติกรรมดีกว่าเล็กน้อยคือการทำงานของการรวบรวมจำนวนจริงของ Cauchy ร่วมกับการเลือกโมดูลัส กล่าวคือ ไม่ใช่แค่จำนวนจริง แต่กับเซตของคู่ หรือแม้กระทั่งกับโมดูลัสคงที่ที่ใช้ร่วมกันโดยจำนวนจริงทั้งหมด

มุ่งหน้าสู่ดินแดนเดเดคินด์

เช่นเดียวกับในทฤษฎีคลาสสิกการตัดของเดเดคินด์นั้นมีลักษณะเฉพาะโดยใช้เซตย่อยของโครงสร้างพีชคณิต เช่นคุณสมบัติของการเป็นเซตที่มีสมาชิกอยู่ การมีขอบเขตบนเชิงตัวเลข การ "ปิดลงด้านล่าง" และการ "เปิดขึ้นด้านบน" ล้วนเป็นสูตรที่มีขอบเขตเมื่อเทียบกับเซตที่กำหนดซึ่งเป็นพื้นฐานของโครงสร้างพีชคณิต ตัวอย่างมาตรฐานของการตัด ซึ่งส่วนประกอบแรกแสดงคุณสมบัติเหล่านี้ คือการแสดงแทนของที่กำหนดโดย

(Depending on the convention for cuts, either of the two parts or neither, like here, may makes use of the sign .)

The theory given by the axioms so far validates that a pseudo-ordered field that is also Archimedean and Dedekind complete, if it exists at all, is in this way characterized uniquely, up to isomorphism. However, the existence of just function spaces such as does not grant to be a set, and so neither is the class of all subsets of that do fulfill the named properties. What is required for the class of Dedekind reals to be a set is an axiom regarding existence of a set of subsets and this is discussed further below in the section on Binary refinement. In a context without or Powerset, countable choice into finite sets is assumed to prove the uncountability of the set of all Dedekind reals.

Constructive schools

Most schools for constructive analysis validate some choice and also -, as defined in the second section on number bounds. Here are some other propositions employed in theories of constructive analysis that are not provable using just base intuitionistic logic:

  • On the recursive mathematics side (the "Russian" or "Markovian" constructive framework with many abbreviations, e.g. ), first one has Markov's principle, which is a form of proof by contradiction motivated by (unbound memory capacity) computable search. This has notable impact on statements about real numbers, as touched upon below. In this school one further even has the anti-classical constructive Church's thesis principle, generally adopted for number-theoretic functions. Church's thesis principle expressed in the language of set theory and formulated for set functions postulates that these all correspond to computable programs that eventually halt on any argument. In computability theory, the natural numbers corresponding to indices of codes of the computable functions which are total are in the arithmetical hierarchy, meaning membership of any index is affirmed by validating a proposition. This is to say that such a collection of functions is still a mere subclass of the naturals and so is, when put in relation to some classical function spaces, conceptually small. In this sense, adopting postulate makes into a "sparse" set, as viewed from classical set theory. Subcountability of sets can also be postulated independently.
  • ดังนั้นในอีกด้านหนึ่ง ทาง ด้าน สัญชาตญาณนิยมแบบ Brouwer ( ) มีการเหนี่ยวนำแบบแท่ง ทฤษฎีบทพัดที่ตัดสินได้ซึ่งกล่าวว่าแท่งที่ตัดสินได้นั้นสม่ำเสมอ ซึ่งเป็นหนึ่งในหลักการที่อ่อนแอที่สุดที่มักถูกกล่าวถึง แผนผังของ Kripke (โดยที่ตัวเลือกที่นับได้เปลี่ยนคลาสย่อยทั้งหมดของสิ่งที่นับได้) หรือแม้แต่หลักการความต่อเนื่องแบบต่อต้านคลาสสิกของ Brouwer ซึ่งกำหนดค่าส่งคืนของสิ่งที่ถูกกำหนดให้เป็นฟังก์ชันบนลำดับที่ไม่มีที่สิ้นสุดแล้วผ่านส่วนเริ่มต้นที่จำกัดเท่านั้น

กฎบางประการในทั้งสองสำนักคิดนั้นขัดแย้งกันดังนั้นการเลือกใช้หลักการทั้งหมดจากสำนักคิดใดสำนักคิดหนึ่งจึงทำให้ทฤษฎีบทจากการวิเคราะห์แบบคลาสสิกไม่ถูกต้องยังคงสอดคล้องกับการเลือกบางอย่าง แต่ขัดแย้งกับแบบคลาสสิกและที่อธิบายไว้ด้านล่างความเป็นอิสระของกฎข้อตั้งต้นกับข้อตั้งต้นการมีอยู่ของเซตยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ แต่ในฐานะหลักการทางทฤษฎีจำนวน มันขัดแย้งกับสัจพจน์ของสำนักคิดรัสเซียในบางกรอบ ที่น่าสังเกตคือ ยังขัดแย้งกับ ซึ่งหมายความว่าสำนักคิดเชิงสร้างสรรค์ก็ไม่สามารถรวมกันได้อย่างสมบูรณ์ หลักการบางประการไม่สามารถรวมกันในเชิงสร้างสรรค์ได้ในระดับที่รวมกันแล้วบ่งบอกถึงรูปแบบของ- ตัวอย่างเช่นบวกกับความสามารถในการนับของเซตย่อยทั้งหมดของจำนวนธรรมชาติ การรวมกันเหล่านี้จึงไม่สอดคล้องกับหลักการต่อต้านแบบคลาสสิกเพิ่มเติมด้วย

ความไม่สามารถย่อยสลายได้

ให้ แทนกลุ่มของเซตทั้งหมดการตัดสินได้ว่าเซตใดเป็นสมาชิกของกลุ่มใดกลุ่มหนึ่งสามารถแสดงได้ด้วยการเป็นสมาชิกใน กลุ่ม นั้น นอกจากนี้ เรายังสังเกตว่า ตามคำนิยามแล้ว กลุ่มสุดขั้วทั้งสองกลุ่มคือ และสามารถตัดสินได้โดยง่าย การเป็นสมาชิกในสองกลุ่มนี้เทียบเท่ากับประพจน์ที่ไม่สำคัญคือ และ ตามลำดับ

เรียกคลาสว่าไม่สามารถแยกย่อยได้หรือมีความเชื่อมโยงกัน หากสำหรับ述语ใดๆ

นี่แสดงให้เห็นว่าคุณสมบัติเดียวที่สามารถตัดสินได้คือคุณสมบัติที่ไม่สำคัญ แนวคิดนี้ได้รับการศึกษาอย่างละเอียดในวิชาการวิเคราะห์เชิงสัญชาตญาณ

สิ่งที่เรียกว่าแบบแผนความไม่สามารถแบ่งแยกได้(Unzerlegbarkeit) สำหรับทฤษฎีเซต คือหลักการที่เป็นไปได้ซึ่งระบุว่าทั้งคลาสไม่สามารถแบ่งแยกได้ ในแง่ของการขยายความ มันตั้งสมมติฐานว่าคลาสที่ไม่สำคัญสองคลาสเป็นเพียงคลาสเดียวที่สามารถตัดสินได้เมื่อเทียบกับคลาสของเซตทั้งหมด สำหรับตัวบ่งชี้แรงจูงใจอย่างง่าย ลองพิจารณาการเป็นสมาชิกในคลาสที่ไม่สำคัญคลาสแรก ซึ่งก็คือคุณสมบัติของการเป็นเซตว่าง คุณสมบัตินี้ไม่สำคัญในแง่ที่ว่ามันแยกเซตบางเซตออกจากกัน: เซตว่างเป็นสมาชิกของตามคำจำกัดความ ในขณะที่เซตจำนวนมากได้รับการพิสูจน์แล้วว่าไม่ใช่สมาชิกของแต่โดยใช้การแยก เราอาจกำหนดเซตต่างๆ ที่ความว่างไม่สามารถตัดสินได้ในทฤษฎีเชิงสร้างสรรค์เลย กล่าวคือ การเป็นสมาชิกในไม่สามารถพิสูจน์ได้สำหรับทุกเซต ดังนั้นในที่นี้ คุณสมบัติของความว่างไม่ได้แบ่งโดเมนของทฤษฎีเซตออกเป็นสองส่วนที่สามารถตัดสินได้ สำหรับคุณสมบัติที่ไม่ใช่คุณสมบัติพื้นฐานใดๆ ข้อความแย้งของประโยคดังกล่าวระบุว่า คุณสมบัตินั้นไม่สามารถตัดสินได้ในทุกเซต

ซึ่งเป็นไปตามหลักการความสม่ำเสมอซึ่งสอดคล้องกับและจะกล่าวถึงต่อไป

หลักการที่ไม่สร้างสรรค์

แน่นอนว่าหลักการหลายอย่างที่กำหนดตรรกะระดับกลางนั้นไม่ใช่แบบสร้างสรรค์และซึ่งใช้สำหรับประพจน์ที่ถูกปฏิเสธเท่านั้น สามารถนำเสนอได้ในรูปของกฎของเดอ มอร์แกนโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ส่วนนี้จะเกี่ยวข้องกับข้อความในรูปของภาคแสดง โดยเฉพาะอย่างยิ่งข้อความที่อ่อนกว่า ซึ่งแสดงในรูปของตัวบ่งปริมาณไม่กี่ตัวเหนือเซต นอกเหนือจากภาคแสดงที่ตัดสินได้บนตัวเลข เมื่ออ้างอิงกลับไปยังส่วนเกี่ยวกับฟังก์ชันลักษณะเฉพาะ เราอาจเรียกชุดข้อมูลว่าค้นหาได้ หากสามารถค้นหาได้สำหรับเซตย่อยที่แยกได้ทั้งหมด ซึ่งสอดคล้องกับนี่เป็นรูปแบบหนึ่งของ- สำหรับโปรดทราบว่าในบริบทของการยกกำลัง ประพจน์ดังกล่าวบนเซตนั้นถูกผูกไว้กับเซตแล้ว

ในการศึกษาการวิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์ สิ่งที่มีคุณค่าอย่างยิ่ง คือ ข้ออ้างที่ไม่ใช่เชิงสร้างสรรค์ซึ่งมักถูกกำหนดในรูปของลำดับไบนารีทั้งหมด และฟังก์ชันลักษณะเฉพาะบนโดเมนเลขคณิตได้รับการศึกษามาเป็นอย่างดี นี่คือข้อเสนอที่ตัดสินได้ที่แต่ละจำนวนแต่ดังที่ได้แสดงให้เห็นก่อนหน้านี้ ข้อความที่มีปริมาณในรูปของอาจไม่ใช่เช่นนั้น ดังที่ทราบจากทฤษฎีบทความไม่สมบูรณ์และรูปแบบต่างๆ ของมัน แม้ในเลขคณิตอันดับแรก ฟังก์ชันตัวอย่างบนสามารถกำหนดลักษณะได้เช่นนั้น หากมีความสอดคล้องกัน การแยกส่วนที่แข่งขันกันซึ่งมีความซับซ้อนต่ำ จะ สามารถ พิสูจน์ไม่ได้ (แม้ว่าจะพิสูจน์การแยกส่วนของทั้งสองอย่างตามสัจพจน์ก็ตาม)

โดยทั่วไปแล้ว หลักการทางคณิตศาสตร์- ซึ่งเป็นข้อความที่ไม่สร้างสรรค์และมีเหตุผลโดยพื้นฐานที่โดดเด่นที่สุด เรียกว่าหลักการรู้แจ้งแบบจำกัดในทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์ที่กล่าวถึงด้านล่างนี้ มันหมายถึง- , , เวอร์ชัน - ของทฤษฎีบทพัด ซึ่งจะกล่าวถึงในภายหลังเช่นกัน ลองนึกถึงตัวอย่างของประโยคที่มีชื่อเสียงที่สามารถเขียนได้ในลักษณะ - เช่น แบบโกลด์บัค ได้แก่ข้อสันนิษฐานของโกลด์บัทฤษฎีบทสุดท้ายของแฟร์มาต์และสมมติฐานของรีมันน์ การสมมติว่าการเลือกแบบพึ่งพาที่สัมพันธ์กันและแบบคลาสสิกเหนือไม่ทำให้สามารถพิสูจน์ข้อความ - มากกว่านี้ ได้ ตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับคุณสมบัติแบบแยกส่วน เช่นเดียวกับข้อความการตัดสินใจที่อ่อนกว่าสำหรับฟังก์ชันที่เป็นค่าคงที่ ( ประโยค -) หลักการทางคณิตศาสตร์- ทั้งสองมีความสัมพันธ์กันในลักษณะเดียวกับ is เทียบกับและโดยพื้นฐานแล้วแตกต่างกันโดย ในทางกลับกันหมายถึง เวอร์ชันที่เรียกว่า "น้อยกว่า" นี่คือเวอร์ชัน (ทางคณิตศาสตร์) ของกฎของเดอ มอร์แกนที่ไม่สร้างสรรค์สำหรับการเชื่อมโยงที่ถูกปฏิเสธ ตัวอย่างเช่น มีแบบจำลองของทฤษฎีเซตแบบเข้มแข็งที่แยกข้อความดังกล่าวออก ในแง่ที่ว่าอาจตรวจสอบความถูกต้องได้แต่ปฏิเสธความจริง

หลักการแยกส่วนเกี่ยวกับประโยคโดยทั่วไปชี้ให้เห็นถึงสูตรที่เทียบเท่ากันซึ่งตัดสินความแตกต่าง กัน ในการวิเคราะห์ในบริบทที่มีทางเลือกหรือ เงื่อนไขที่ไม่รุนแรง ข้ออ้างที่แสดงโดยที่แปลเป็นจำนวนจริงนั้นเทียบเท่ากับข้ออ้างที่ว่าความเท่าเทียมกันหรือความแตกต่างของจำนวนจริงสองจำนวนใดๆ สามารถตัดสินได้ (ในความเป็นจริงมันตัดสินไตรภาค) ดังนั้นจึงเทียบเท่ากับข้อความที่ว่าจำนวนจริงทุกจำนวนเป็นจำนวนตรรกยะหรืออตรรกยะ โดยไม่ต้องมีข้อกำหนดหรือการสร้างพยานสำหรับการแยกส่วนใดๆ ในทำนองเดียวกัน ข้ออ้างที่แสดงโดยสำหรับจำนวนจริงนั้นเทียบเท่ากับที่ว่าลำดับของจำนวนจริงสองจำนวนใดๆ สามารถตัดสินได้ (ทวิภาค) ดังนั้นจึงเทียบเท่ากับข้อความที่ว่าถ้าผลคูณของจำนวนจริงสองจำนวนเป็นศูนย์ จำนวนจริงใดจำนวนหนึ่งจะเป็นศูนย์ โดยไม่ต้องมีพยานเช่นกัน อันที่จริงแล้ว สูตรของหลักการรอบรู้ทั้งสามนั้นเทียบเท่ากับทฤษฎีบทของความแตกต่าง ความเท่าเทียมกัน หรือลำดับของจำนวนจริงสองจำนวนในลักษณะนี้ ยังสามารถกล่าวเพิ่มเติมได้อีกเกี่ยวกับลำดับโคชีที่เสริมด้วยโมดูลัสของการลู่เข้า

แหล่งที่มาที่มีชื่อเสียงของความไม่สามารถตัดสินได้ด้วยคอมพิวเตอร์ และในทางกลับกันก็เป็นแหล่งที่มาของข้อเสนอที่ไม่สามารถตัดสินได้ในวงกว้าง คือ述语ที่แสดงว่าโปรแกรมคอมพิวเตอร์นั้นสมบูรณ์

ต้นไม้อนันต์

จากการเชื่อมโยงระหว่างความสามารถในการคำนวณและลำดับชั้นทางคณิตศาสตร์ ข้อมูลเชิงลึกจากการศึกษาแบบคลาสสิกนี้ยังเผยให้เห็นถึงข้อพิจารณาเชิงสร้างสรรค์อีกด้วย ความเข้าใจพื้นฐานอย่างหนึ่งของคณิตศาสตร์ย้อนกลับเกี่ยวข้องกับต้นไม้ไบนารีแบบกิ่งก้านสาขาจำกัดที่คำนวณได้ ต้นไม้ดังกล่าวอาจถูกเข้ารหัสเป็นเซตอนันต์ของเซตจำกัดได้

,

ด้วยสมาชิกภาพที่ตัดสินได้ และต้นไม้เหล่านั้นได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีองค์ประกอบที่มีขนาดจำกัดขนาดใหญ่ตามอำเภอใจทฤษฎีบทของ Kőnig ที่อ่อนแอที่เรียกว่านั้น กล่าวว่า: สำหรับค่าดังกล่าวจะมีเส้นทางอนันต์ในเสมอ นั่นคือลำดับอนันต์ที่ส่วนเริ่มต้นทั้งหมดเป็นส่วนหนึ่งของต้นไม้ ในคณิตศาสตร์ย้อนกลับ ระบบย่อยเลขคณิตอันดับสองไม่ได้พิสูจน์เพื่อทำความเข้าใจเรื่องนี้ โปรดสังเกตว่ามีต้นไม้ที่คำนวณได้ซึ่งไม่มีเส้นทางที่คำนวณได้ ดังกล่าวผ่านต้นไม้นั้น เพื่อพิสูจน์สิ่งนี้ เราจะ แจงนับลำดับที่คำนวณได้บางส่วนแล้วทำให้ลำดับที่คำนวณได้ทั้งหมดเป็นลำดับที่คำนวณได้บางส่วนหนึ่งลำดับเป็นแนวทแยงจากนั้นเราสามารถสร้างต้นไม้บางต้นซึ่งเข้ากันได้อย่างแม่นยำกับค่าที่เป็นไปได้ของทุกที่ ซึ่งโดยการสร้างแล้วไม่เข้ากันกับเส้นทางที่คำนวณได้ทั้งหมดใดๆ

ในหลักการนี้บ่งบอกถึงและ- ซึ่งเป็นรูปแบบที่เรียบง่ายมากของการเลือกที่นับได้ซึ่งแนะนำไว้ข้างต้น สองแบบแรกเทียบเท่ากันโดยถือว่าหลักการเลือกอยู่ในบริบททางคณิตศาสตร์ที่อนุรักษ์นิยมมากกว่าอยู่แล้ว ยังเทียบเท่ากับทฤษฎีบทจุดตรึงของ Brouwerและทฤษฎีบทอื่นๆ เกี่ยวกับค่าของฟังก์ชันต่อเนื่องบนจำนวนจริง ทฤษฎีบทจุดตรึงในทางกลับกันบ่งบอกถึงทฤษฎีบทค่ากลางแต่ควรตระหนักเสมอว่าข้ออ้างเหล่านี้อาจขึ้นอยู่กับการกำหนดสูตร เนื่องจากทฤษฎีบทคลาสสิกเกี่ยวกับจำนวนจริงที่เข้ารหัสสามารถแปลเป็นรูปแบบต่างๆ ได้เมื่อแสดงในบริบทเชิงสร้างสรรค์[ 25 ]

ข้อความดังกล่าวและรูปแบบต่างๆ ของมันเกี่ยวข้องกับ กราฟ อนันต์ดังนั้นข้อความแย้งของมันจึงให้เงื่อนไขสำหรับความเป็นจำนวนจำกัด เพื่อเชื่อมโยงกับการวิเคราะห์อีกครั้ง ในทฤษฎีเลขคณิตแบบคลาสสิกข้อความของ นั้นเทียบเท่ากับความกะทัดรัดของบอเรลเกี่ยวกับส่วนย่อยจำกัดของช่วงหน่วยจริง ตัวอย่าง เช่น เป็นข้อความอ้างการมีอยู่ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดซึ่งเกี่ยวข้องกับลำดับจำกัดในบริบทอนันต์ ในนั้นพวกมันเทียบเท่ากัน ในสิ่งเหล่านั้นแตกต่างกัน แต่หลังจากสมมติทางเลือกบางอย่างแล้ว ในที่นี้จึงหมายความว่า

การเหนี่ยวนำ

การเหนี่ยวนำทางคณิตศาสตร์

It was observed that in set language, induction principles can read , with the antecedent defined in the text on , and with meaning where the set always denotes the standard model of natural numbers. Via the strong axiom of Infinity and predicative Separation, the validity of induction for set-bounded or -definitions was already established and thoroughly discussed. For those predicates involving only quantifiers over , it validates induction in the sense of the first-order arithmetic theory. In a set theory context where is a set, this induction principle can be used to prove various predicatively defined subclasses of to be the set itself. The so-called full mathematical induction schema now postulates set equality of to all its inductive subclasses. As in the classical theory, it is also implied when passing to the impredicative full Separation schema. As stated in the section on Choice, induction principles such as this are also implied by various forms of choice principles.

The recursion principle for set functions mentioned in the section dedicated to arithmetic is also implied by the full mathematical induction schema over one's structure modeling the naturals (e.g. ). So for that theorem, granting a model of Heyting arithmetic, it represents an alternative to exponentiation principles.

Axiom schema of full mathematical induction: For any predicate on ,

Predicate formulas used with the schema are to be understood as formulas in first-order set theory. The zero denotes the set , and the set denotes the successor set of , with . By Axiom of Infinity, it is again a member of . Beware that unlike in an arithmetic theory, the naturals here are not the abstract elements in the domain of discourse, but elements of a model. As has been observed in previous discussions, when accepting , not even for all predicatively defined sets is the equality to such a finite von Neumann ordinal necessarily decidable.

Set Induction

Going beyond the previous induction principles, one has full set induction, which is to be compared to well-founded induction. Like mathematical induction above, the following axiom is formulated as a schema in terms of predicates, and thus has a different character than induction principles proven from predicative set theory axioms. A variant of the axiom just for bounded formulas is also studied independently and may be derived from other axioms.

Axiom schema of Set induction: For any predicate ,

Here holds trivially and so this covers to the "bottom case" in the standard framework. This (as well as natural number induction) may again be restricted to just the bounded set formulas, in which case arithmetic is not impacted.

In , the axiom proves induction in transitive sets and so in particular also for transitive sets of transitive sets. The latter then is an adequate definition of the ordinals, and even a -formulation. Set induction in turn enables ordinal arithmetic in this sense. It further allows definitions of class functions by transfinite recursion. The study of the various principles that grant set definitions by induction, i.e. inductive definitions, is a main topic in the context of constructive set theory and their comparatively weak strengths. This also holds for their counterparts in type theory. Replacement is not required to prove induction over the set of naturals from set induction, but that axiom is necessary for their arithmetic modeled within the set theory.

The axiom of regularity is a single statement with universal quantifier over sets and not a schema. As show, it implies , and so is non-constructive. Now for taken to be the negation of some predicate and writing for the class , induction reads

Via the contrapositive, set induction implies all instances of regularity but only with double-negated existence in the conclusion. In the other direction, given enough transitive sets, regularity implies each instance of set induction.

Metalogic

The theory formulated above can be expressed as with its collection axioms discarded in favour of the weaker Replacement and Exponentiation axioms. It proves the Cauchy reals to be a set, but not the class of Dedekind reals.

Call an ordinal itself trichotomous if the irreflexive membership relation "" among its members is trichotomous. Like the axiom of regularity, set induction restricts the possible models of "" and thus that of a set theory, as was the motivation for the principle in the 20's. But the constructive theory here does not prove a trichotomy for all ordinals, while the trichotomous ordinals are not well behaved with respect to the notion of successor and rank.

The added proof-theoretical strength attained with Induction in the constructive context is significant, even if dropping Regularity in the context of does not reduce the proof-theoretical strength. Even without Exponentiation, the present theory with set induction has the same proof theoretic strength as and proves the same functions recursive. Specifically, its proof-theoretic large countable ordinal is the Bachmann–Howard ordinal. This is also the ordinal of classical or intuitionistic Kripke–Platek set theory. It is consistent even with to assume that the class of trichotomous ordinals form a set. The current theory augmented with this ordinal set existence postulate proves the consistency of .

Aczel was also one of the main developers or Non-well-founded set theory, which rejects set induction.

Relation to ZF

The theory also constitutes a presentation of Zermelo–Fraenkel set theory in the sense that variants of all its eight axioms are present. Extensionality, Pairing, Union and Replacement are indeed identical. Separation is adopted in a weak predicative form while Infinity is stated in a strong formulation. Akin to the classical formulation, this Separation axiom and the existence of any set already proves the Empty Set axiom. Exponentiation for finite domains and full mathematical induction are also implied by their stronger adopted variants. Without the principle of excluded middle, the theory here is lacking, in its classical form, full Separation, Powerset as well as Regularity. Accepting now exactly leads into the classical theory.

The following highlights the different readings of a formal theory. Let denote the continuum hypothesis and so that . Then is inhabited by and any set that is established to be a member of either equals or . Induction on implies that it cannot consistently be negated that has some least natural number member. The value of such a member can be shown to be independent of theories such as . Nonetheless, any classical set theory like also proves there exists such a number.

Strong Collection

Having discussed all the weakened forms of the classical set theory axioms, Replacement and Exponentiation can be further strengthened without losing a type theoretical interpretation, and in a way that is not going beyond .

So firstly, one may reflect upon the strength of the axiom of replacement, also in the context of the classical set theory. For any set and any natural , there exists the product recursively given by , which have ever deeper rank. Induction for unbound predicates proves that these sets exist for all of the infinitely many naturals. Replacement "for " now moreover states that this infinite class of products can be turned into the infinite set, . This is also not a subset of any previously established set.

Going beyond those axioms also seen in Myhill's typed approach, consider the discussed constructive theory with Exponentiation and Induction, but now strengthened by the collection schema. In it is equivalent to Replacement, unless the powerset axiom is dropped. In the current context the strong axiom presented supersedes Replacement, due to not requiring the binary relation definition to be functional, but possibly multi-valued.

Axiom schema of Strong Collection: For any predicate ,

In words, for every total relation, there exists an image set such that the relation is total in both directions. Expressing this via a raw first-order formulation leads to a somewhat repetitive format. The antecedent states that one considers relation between sets and that are total over a certain domain set , that is, has at least one "image value" for every element in the domain. This is more general than an inhabitance condition in a set theoretical choice axiom, but also more general than the condition of Replacement, which demands unique existence . In the consequent, firstly, the axioms states that then there exists a set which contains at least one "image" value under , for every element of the domain. Secondly, in this axioms formulation it then moreover states that only such images are elements of that new codomain set . It is guaranteeing that does not overshoot the codomain of and thus the axiom is also expressing some power akin to a Separation procedure. The principle may be used in the constructive study of larger sets beyond the everyday need of analysis.

Weak collection and predicative separation together imply strong collection: separation cuts out the subset of consisting of those such that for some .

Metalogic

This theory without , without unbounded separation and without "naive" Power set enjoys various nice properties. For example, as opposed to with its subset collection schema below, it has the existence property.

Constructive Zermelo–Fraenkel

Binary refinement

The so-called binary refinement axiom says that for any there exists a set such that for any covering , the set holds two subsets and that also do this covering job, . It is a weakest form of the powerset axiom and at the core of some important mathematical proofs. Fullness below, for relations between the set and the finite , implies that this is indeed possible.

Taking another step back, plus Recursion and plus Binary refinement already proves that there exists an Archimedean, Dedekind complete pseudo-ordered field. That set theory also proves that the class of left Dedekind cuts is a set, not requiring Induction or Collection. And it moreover proves that function spaces into discrete sets are sets (there e.g. ), without assuming . Already over the weak theory (which is to say without Infinity) does binary refinement prove that function spaces into discrete sets are sets, and therefore e.g. the existence of all characteristic function spaces .

Subset Collection

The theory known as adopts the axioms of the previous sections plus a stronger form of Exponentiation. It is by adopting the following alternative to Exponentiation, which can again be seen as a constructive version of the Power set axiom:

Axiom schema of Subset Collection: For any predicate ,

An alternative that is not a schema is elaborated on below.

Fullness

For given and , let be the class of all total relations between and . This class is given as

As opposed to the function definition, there is no unique existence quantifier in . The class represents the space of "non-unique-valued functions" or "multivalued functions" from to , but as set of individual pairs with right projection in . The second clause says that one is concerned with only these relations, not those which are total on but also extend their domain beyond .

One does not postulate to be a set, since with Replacement one can use this collection of relations between a set and the finite , i.e. the "bi-valued functions on ", to extract the set of all its subsets. In other words being a set would imply the Powerset axiom.

Over , there is a single, somewhat clearer alternative axiom to the Subset Collection schema. It postulates the existence of a sufficiently large set of total relations between and .

Axiom of Fullness:

This says that for any two sets and , there exists a set which among its members inhabits a still total relation for any given total relation .

On a given domain , the functions are exactly the sparsest total relations, namely the unique valued ones. Therefore, the axiom implies that there is a set such that all functions are in it. In this way, Fullness implies Exponentiation. It further implies binary refinement, already over .

The Fullness axiom, as well as dependent choice, is in turn also implied by the so-called Presentation Axiom about sections, which can also be formulated category theoretically.

Metalogic of CZF

has the numerical existence property and the disjunctive property, but there are concessions: lacks the existence property due to the Subset Collection Schema or Fullness axiom. The schema can also be an obstacle for realizability models. The existence property is not lacking when the weaker Exponentiation or the stronger but impredicative Powerset axiom is adopted instead. The latter is in general lacking a constructive interpretation.

Unprovable claims

The theory is consistent with some anti-classical assertions, but on its own proves nothing not provable in . Some prominent statements not proven by the theory (nor by , for that matter) are part of the principles listed above, in the sections on constructive schools in analysis, on the Cauchy construction and on non-constructive principles. What follows concerns set theoretical concepts:

For example, consider the functions the domain of which is or some . These are sequences and their ranges are counted sets. Denote by the class characterized as the smallest codomain such that the ranges of the aforementioned functions into are also itself members of . In , this is the set of hereditarily countable sets and has ordinal rank at most . In , it is uncountable (as it also contains all countable ordinals, the cardinality of which is denoted ) but its cardinality is not necessarily that of . Meanwhile, does not prove even constitutes a set, even when countable choice is assumed.

The bounded notion of a transitive set of transitive sets is a good way to define ordinals and enables induction on ordinals. But notably, this definition includes some -subsets in . So assuming that the membership of is decidable in all successor ordinals proves for bounded formulas in . Also, neither linearity of ordinals, nor existence of power sets of finite sets are derivable in this theory, as assuming either implies Power set. The circumstance that ordinals are better behaved in the classical than in the constructive context manifests in a different theory of large set existence postulates.

Variants of the stages of the von Neumann hierarchy may be defined with respect to given sets of truth values, but these constructively also fail to exhibit the full classical structure.[26]

Finally, the theory also does not prove that all function spaces formed from sets in the constructible universe are sets inside, and this holds even when assuming Powerset instead of the weaker Exponentiation axiom. So this is a particular statement preventing from proving the class to be a model of .

Ordinal analysis

Taking and dropping set induction gives a theory that is conservative over for arithmetic statements, in that sense that it proves the same arithmetical statements for its -model . Adding back just mathematical induction gives a theory with proof theoretic ordinal, which is the first common fixed point of the Veblen functions for . This is the same ordinal as for and is below the Feferman–Schütte ordinal. Exhibiting a type theoretical model, the full theory goes beyond , its ordinal still being the modest Bachmann–Howard ordinal. Assuming the class of trichotomous ordinals is a set raises the proof theoretical strength of (but not of ).

Being related to inductive definitions or bar induction, the regular extension axiom raises the proof theoretical strength of . This large set axiom, granting the existence of certain nice supersets for every set, is proven by .

Models

The category of sets and functions of is a -pretopos. Without diverging into topos theory, certain extended such -pretopoi contain models of . The effective topos contains a model of this based on maps characterized by certain good subcountability properties.

Separation, stated redundantly in a classical context, is constructively not implied by Replacement. The discussion so far only committed to the predicatively justified bounded Separation. Note that full Separation (together with , and also for sets) is validated in some effective topos models, meaning the axiom does not spoil cornerstones of the restrictive recursive school.

Related are type theoretical interpretations. In 1977 Aczel showed that can still be interpreted in Martin-Löf type theory,[27] using the propositions-as-types approach. More specifically, this uses one universe and -types, providing what is now seen a standard model of in .[28] This is done in terms of the images of its functions and has a fairly direct constructive and predicative justification, while retaining the language of set theory. Roughly, there are two "big" types , the sets are all given through any on some , and membership of a in the set is defined to hold when . Conversely, interprets . All statements validated in the subcountable model of the set theory can be proven exactly via plus the choice principle-, stated further above. As noted, theories like , and also together with choice, have the existence property for a broad class of sets in common mathematics. Martin-Löf type theories with additional induction principles validate corresponding set theoretical axioms.

Soundness and Completeness theorems of , with respect to realizability, have been established.

Breaking with ZF

One may of course add a Church's thesis.

One may postulate the subcountability of all sets. This already holds true in the type theoretical interpretation and the model in the effective topos. By Infinity and Exponentiation, is an uncountable set, while the class or even is then provenly not a set, by Cantor's diagonal argument. So this theory then logically rejects Powerset and of course . Subcountability is also in contradiction with various large set axioms. (On the other hand, also using , some such axioms imply the consistency of theories such as and stronger.)

As a rule of inference, is closed under Troelstra's general uniformity for both and . One may adopt it as an anti-classical axiom schema, the uniformity principle which may be denoted ,

This also is incompatible with the powerset axiom. The principle is also often formulated for . Now for a binary set of labels , implies the indecomposability schema , as noted.

In 1989 Ingrid Lindström showed that non-well-founded sets can also be interpreted in Martin-Löf type theory, which are obtained by replacing Set Induction in with Aczel's anti-foundation axiom.[29] The resulting theory may be studied by also adding back the -induction schema or relativized dependent choice, as well as the assertion that every set is member of a transitive set.

Intuitionistic Zermelo–Fraenkel

The theory is adopting both the standard Separation as well as Power set and, as in , one conventionally formulates the theory with Collection below. As such, can be seen as the most straight forward variant of without PEM. So as noted, in , in place of Replacement, one may use the

Axiom schema of collection: For any predicate ,

While the axiom of replacement requires the relation ϕ to be functional over the set z (as in, for every x in z there is associated exactly one y), the Axiom of Collection does not. It merely requires there be associated at least one y, and it asserts the existence of a set which collects at least one such y for each such x. In classical , the Collection schema implies the Axiom schema of replacement. When making use of Powerset (and only then), they can be shown to be classically equivalent.

While is based on intuitionistic rather than classical logic, it is considered impredicative. It allows formation of sets via a power set operation and using the general Axiom of Separation with any proposition, including ones which contain quantifiers which are not bounded. Thus new sets can be formed in terms of the universe of all sets, distancing the theory from the bottom-up constructive perspective. So it is even easier to define sets with undecidable membership, namely by making use of undecidable predicates defined on a set. The power set axiom further implies the existence of a set of truth values. In the presence of excluded middle, this set has two elements. In the absence of it, the set of truth values is also considered impredicative. The axioms of are strong enough so that full PEM is already implied by PEM for bounded formulas. See also the previous discussion in the section on the Exponentiation axiom. And by the discussion about Separation, it is thus already implied by the particular formula , the principle that knowledge of membership of shall always be decidable, no matter the set.

Metalogic

As implied above, the subcountability property cannot be adopted for all sets, given the theory proves to be a set. The theory has many of the nice numerical existence properties and is e.g. consistent with Church's thesis principle as well as with being subcountable. It also has the disjunctive property.

with Replacement instead of Collection has the general existence property, even when adopting relativized dependent choice on top of it all. But just as formulated does not. The combination of schemas including full separation spoils it.

Even without PEM, the proof theoretic strength of equals that of . And proves them equiconsistent and they prove the same -sentences.

Intuitionistic Z

On the weaker end, as with its historical counterpart Zermelo set theory, one may denote by the intuitionistic theory set up like but without Replacement, Collection or Induction.

Sorted theories

Constructive set theory

As he presented it, Myhill's system is a theory using constructive first-order logic with identity and two more sorts beyond sets, namely natural numbers and functions. Its axioms are:

  • The usual Axiom of Extensionality for sets, as well as one for functions, and the usual Axiom of union.
  • The Axiom of restricted, or predicative, separation, which is a weakened form of the Separation axiom from classical set theory, requiring that any quantifications be bounded to another set, as discussed.
  • A form of the Axiom of Infinity asserting that the collection of natural numbers (for which he introduces a constant ) is in fact a set.
  • The axiom of Exponentiation, asserting that for any two sets, there is a third set which contains all (and only) the functions whose domain is the first set, and whose range is the second set. This is a greatly weakened form of the Axiom of power set in classical set theory, to which Myhill, among others, objected on the grounds of its impredicativity.

And furthermore:

  • The usual Peano axioms for natural numbers.
  • Axioms asserting that the domain and range of a function are both sets. Additionally, an Axiom of non-choice asserts the existence of a choice function in cases where the choice is already made. Together these act like the usual Replacement axiom in classical set theory.

One can roughly identify the strength of this theory with a constructive subtheory of when comparing with the previous sections.

And finally the theory adopts

Bishop style set theory

Set theory in the flavor of Errett Bishop's constructivist school mirrors that of Myhill, but is set up in a way that sets come equipped with relations that govern their discreteness. Commonly, Dependent Choice is adopted.

A lot of analysis and module theory has been developed in this context.

Category theories

Not all formal logic theories of sets need to axiomize the binary membership predicate "" directly. A theory like the Elementary Theory of the Categories Of Set (, not to be confused with ), e.g. capturing pairs of composable mappings between objects, can also be expressed with a constructive background logic. Category theory can be set up as a theory of arrows and objects, although first-order axiomatizations only in terms of arrows are possible.

Beyond that, topoi also have internal languages that can be intuitionistic themselves and capture a notion of sets.

Good models of constructive set theories in category theory are the pretoposes mentioned in the Exponentiation section. For some good set theory, this may require enough projectives, an axiom about surjective "presentations" of set, implying Countable and Dependent Choice.

See also

Further reading

  • Troelstra, Anne; van Dalen, Dirk (1988). Constructivism in Mathematics, Vol. 2. Studies in Logic and the Foundations of Mathematics. p. 619. ISBN 978-0-444-70358-3.
  • Aczel, P. and Rathjen, M. (2001). Notes on constructive set theory. Technical Report 40, 2000/2001. Mittag-Leffler Institute, Sweden.
  • Crosilla, Laura (13 February 2019). "Set Theory: Constructive and Intuitionistic ZF". In Zalta, Edward N. (ed.). Stanford Encyclopedia of Philosophy. ISSN 1095-5054. OCLC 429049174.
  • Van den Berg, Benno (7 September 2012). "Constructive set theory – an overview"(PDF). Slides from Heyting dag, Amsterdam
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Constructive_set_theory&oldid=1359295049 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์

ทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์ แบบสัจพจน์เป็นแนวทางหนึ่งของ ลัทธิสร้างสรรค์ทางคณิตศาสตร์ ที่ดำเนินตามแบบแผนของ ทฤษฎีเซตแบบสัจพจน์ โดยทั่วไปจะใช้ ภาษา ลำดับที่หนึ่ง แบบเดียวกัน กับ " " และ...

ทัศนคติเชิงสร้างสรรค์

ในทฤษฎีคณิตศาสตร์เชิงสร้างสรรค์ โดยทั่วไปแล้วเราไม่สามารถพิสูจน์การมีอยู่ของความสัมพันธ์ที่ไม่สามารถเกิดขึ้นได้จริง อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีเหล่านี้มักจะพิสูจน์ การปรับเปลี่ยนรูปแบบที่เทียบเท่า กับทฤษฎีบทคลาสสิกได้ ตัวอย่างเช่น ใน การวิเคราะห์เชิงสร้างสรรค์...

ประวัติและภาพรวม

ในทางประวัติศาสตร์ หัวข้อของทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์ (มักเรียกอีกอย่างว่า " ") เริ่มต้นด้วยงานของ John Myhill เกี่ยวกับทฤษฎีที่เรียก ว่าและ [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] ในปี 1973 เขาได้เสนอทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์เป็นทฤษฎีเซตลำดับที่หนึ่งโดยอาศัยตรรกะเชิงสัญชาตญาณ...

อีซีเอสที

ด้านล่างนี้ จะนำเสนอชุดของสัจพจน์ที่คุ้นเคย หรือการปรับเปลี่ยนเล็กน้อยที่เกี่ยวข้อง เน้นย้ำว่าการไม่มีอยู่ในตรรกศาสตร์ส่งผลต่อสิ่งที่พิสูจน์ได้อย่างไร สัจพจน์ที่กล่าวถึงจะสร้างขึ้นไปสู่ก่อนต่อมาจะเน้นให้เห็นว่าสัจพจน์ที่ไม่ใช่แบบคลาสสิกใดบ้างที่สอดคล้องกัน P...