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Recoger a partir de una multitud Innumerable: Axioma de Elección?

Pregunta: Dados los números reales como un conjunto, requiere que el (la no-finito) Axioma de Elección para escoger arbitrariamente el único elemento? ¿Y si hemos querido recoger un número entero? ¿Y si hemos querido recoger "0"?

Motivación: Los que han visto algunos de mis anteriores preguntas aquí saben que yo soy terrible de escoger cuándo y dónde aplicar el axioma de elección, y cuando está siendo utilizado en una prueba. Quizás un poco motivado por la cita de Bertrand Russell

"El Axioma de Elección es necesario seleccionar un conjunto de un número infinito de calcetines, pero no un número infinito de zapatos".

y quizás un poco motivado por una discusión que había sobre el AoC, yo quería saber lo mucho que realmente se utiliza. La pregunta de arriba es como lo básico de la pregunta que se me ocurre para probar un "límite inferior" en el axioma de elección.

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Lorin Hochstein Puntos 11816

Dado un número finito de conjuntos no vacíos $A_1,\ldots,A_k$, el Axioma de Elección es no necesario para mostrar que no son funciones de $f\colon\{1,\ldots,k\}\to\cup A_i$ tal que $f(i)\in A_i$ por cada $i$. Es decir, no hay necesidad de que el Axioma de Elección en el fin de seleccionar un elemento de formulario de un número finito de conjuntos no vacíos.

En particular, no es necesario el Axioma de Elección para demostrar que se puede elegir un número real (un solo juego).

Simplemente: desde $A_1$ es no vacío, no existe $a_1\in A_1$. Desde $A_2$ es no vacío, no existe $a_2\in A_2$. Asimismo, hemos $a_i\in A_i$, $i=3,\ldots, k$. Y podemos dejar que la $f=\{(i,a_i)\mid i=1,\ldots,k\}$ ser la función de Elección. Podemos escribir todo esto porque hay un número finito de $A_i$. Al parecer, hay sutiles no estándar de conjunto de la teoría de las cuestiones aquí (gracias a Carl Mummert para el puntero); en lugar de eso, digamos que para una familia de conjuntos no vacíos indexado por un número natural que no necesita el Axioma de Elección para obtener una función de elección, y esto puede ser demostrado por inducción sobre el conjunto de índices.

El fantasma de que el Axioma de Elección (por así decirlo) ni siquiera comenzar a sugerir a sí mismo hasta que usted tiene que hacer una infinidad de opciones. Incluso entonces, puede que no necesite.

Nota, sin embargo, que el uso de frases como "arbitraria número real" puede hacer que parezca que usted está hablando de algún tipo de distribución de probabilidad uniforme sobre todos los números reales que hace que todas las "selecciones" igualmente probables. Esto es una cosa completamente diferente por completo, pero no de lo que se habla aquí. Esta es, igualmente, el problema que surge cuando, en el contexto de la probabilidad, hablamos de "selección de un número entero aleatorio comprendido." El problema con "la selección de un entero aleatorio" es que usted no puede tener una uniforme distribución de probabilidad sobre los enteros: esto equivaldría a una medida en el poder conjunto de los enteros que se $\sigma$-aditivo, para que cada entero tiene la misma probabilidad, y para que $\mu(\mathbb{Z})=1$; no existe tal cosa, porque usted tendría que tener $\mu(n)=0$ para cada entero $n$, e $\sigma$-aditividad implicaría $\mu(\mathbb{Z}) = 0$ . Esto es lo que está detrás de la afirmación "no se puede" elegir un entero aleatorio" de cierto en ese contexto; pero esto es un obstáculo en la noción de "azar", no un conjunto teórico obstáculo. Del mismo modo, no puede haber ninguna distribución de probabilidad uniforme sobre todos los reales, debido a la homogeneidad implica que cada intervalo de $[n,n+1)$ $n\in\mathbb{Z}$ tienen la misma medida, y $\sigma$-aditividad junto con el hecho de que los reales limitados total de la medida implica que cada intervalo debe tener igual medida a $0$, y así los reales sería también han medición total $0$. De nuevo, esto es una probabilidad/medida de la teoría de obstáculo, no un Axioma de Elección.

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