הלמה של צורן

אוילר

New member
הלמה של צורן

בקורס תורת הקבבוצות ניתנה הלמה של צורן ללא הוכחה..... האם מישהו יודע כיצד מוכיחים אותה וכיצד מוכיחים שהיא שקולה לאקסיומת הבחירה
 

Halfbaked

New member
יום הבוחר

אקסיומת הבחירה הינה האקסיומה הפחות מקובלת בין אקסיומות תורת הקבוצות. מתמטיקאים רבים לא רואים באקסיומה זו אמירה "טבעית" לגבי עולם הקבוצות, ומעדיפים לא להשתמש בה בהוכחותיהם, אם אפשר. אקסיומת הבחירה אומרת: לכל קבוצה X של קבוצות לא ריקות קיימת פונקציה שתחומה X, המתאימה לכל קבוצה A ב-X איבר מ-A. פונקציה זו נקראת פונקצית בחירה עבור X. הלמה של צורן היא טענה השקולה לאקסיומת הבחירה תחת שאר אקסיומות תורת הקבוצות. כלומר - ניתן להוכיח את הלמה של צורן בתורת הקבוצות עם אקסיומת הבחירה, וניתן להוכיח את אקסיומת הבחירה בתורת הקבוצות עם הלמה של צורן במקום אקסיומת הבחירה. הלמה של צורן אומרת: אם P הוא סדר חלקי, ולכל שרשרת ב-P יש חסם מלעיל, אז קיים ב-P איבר מירבי. ההוכחה של הלמה של צורן מאקסיומת הבחירה היא מעט מורכבת, אך אוכל לנסח בקצרה את הוכחת אקסיומת הבחירה מהלמה של צורן: תהי X קבוצה של קבוצות לא ריקות. ברצוננו למצוא פונקצית בחירה עבור X. תהי B קבוצת כל פונקציות הבחירה החלקיות עבור X, כלומר קבוצת כל הפונקציות שתחומן חלקי ל-X והן מתאימות לכל A בתחום איבר של A. נתיחס ל-B כאל סדר חלקי, מסודר לפי יחס ההכלה של קבוצות. לכל שרשרת ב-B איחוד השרשרת גם הוא פונקצית בחירה חלקית עבור X, כלומר חסם מלעיל של השרשרת ב-B. אם כן, לפי הלמה של צורן, קיים ב-B איבר מקסימלי C. יוצא ש-C היא פונקצית בחירה עבור B, שכן אחרת תחומה היה חלקי ממש ל-B, וניתן היה להרחיבה, בסתירה להיות C איבר מקסימלי של B. ובנשימה זו כדאי גם להזכיר טענה שלישית, השקולה לאקסיומת הבחירה וללמה של צורן. זהו משפט הסדר הטוב, האומר שלכל קבוצה X קיים סדר טוב על X. סדר טוב הוא סדר קווי (או "שלם") בו לכל תת-קבוצה לא ריקה יש איבר ראשון. משפט הסדר הטוב מאפשר למיין קבוצות לפי עוצמתן, מאחר ובעזרתו ניתן להתאים לכל קבוצה X קבוצה סדורה היטב שוות-עוצמה ל-X ("קבוצת אלף").
 

yontanbn

New member
הפחות מקובלת?

אבל חשבתי שכיום המתמטיקאים עובדים עם מערכת תורת הקבוצות ZFC כלומר, Zermelo Frankel with Choice ...
 

אוילר

New member
עוד משהו....

האם הלמה של צורן היא מעין אקסיומת החסם העליון של תורת הקבוצות?
 

Halfbaked

New member
נכון

תורת הקבוצות בהגדרתה כיום כוללת את אקסיומת הבחירה, אך כאשר משתמשים בה בהוכחות (בעיקר בתחומים שאינם תורת הקבוצות) נוהגים לציין זאת במפורש. גם בספרים הסוקרים את תורת הקבוצות הבסיסית נהוג לציין את המשפטים המוכחים באמצעות בחירה. כמו כן, אם למשפט ישנה הוכחה המשתמשת בבחירה, והוכחה אחרת ללא בחירה, בדרך כלל תועדף ההוכחה השניה, אפילו אם היא ארוכה יותר. הסיבה היא, כפי שציינתי, שאקסיומה זו מעט פחות מקובלת מהאחרות - פחות מתמטיקאים משוכנעים שהיא "נכונה" (מבחינה ערכית) לגבי "העולם האמיתי" של הקבוצות. למעשה חלק גדול מן המתמטיקה מפותח במערכת ZF, כלומר תורת הקבוצות ללא אקסיומת הבחירה.
 
למעלה