10 votos

¿Cuál es la prueba de la "delgada teorema"? Un resultado infinito teoría de Ramsey.

OK, así que aquí está una pregunta precisa:

Es cierto que para cada entero $k\geq1$ y cada una de las $f:\mathbb{Z}^k\to\mathbb{Z}$, hay algunos infinito subconjunto $A\subseteq\mathbb{Z}$ tal que $f(A^k)$ no $\mathbb{Z}$? Aquí $A^k$ el más evidente es el subconjunto de a $\mathbb{Z}^k$ compuesto de elementos cuyas coordenadas están en $A$.

Esto es algo delicada cuestión en el infinito teoría de Ramsey. A mí me parece que Harvey Friedman sabe mucho acerca de esta cuestión, y sabe diversos fragmentos de la Aritmética de Peano donde esto es demostrable, o no es demostrable, y así sucesivamente. Mi entendimiento es que Friedman llama a esto "la delgada teorema". Pero mi lectura de varios bits de Friedman escribiendo sobre este tema todavía me deja confundido acerca de si este resultado es comprobable en lo que yo llamaría "matemáticas" y lo que él probablemente llamaría "ZFC". ¿Alguien puede aclarar el estado de esta cuestión en ZFC para mí?

5voto

geofftnz Puntos 206

Voy a seguir a @ccc consejos y responder a mi propia pregunta explicando el argumento de Friedman, pero dando algunos detalles más. Yo la he hecho wiki de la comunidad (por la razón habitual que luego no se ve a la ganancia de responder a mi propia pregunta).

Notación: si $X$ es un conjunto y $n\in\mathbb{Z}_{\geq1}$ $X^{(n)}$ denota el conjunto de los subconjuntos de a $X$ del tamaño de la $n$.

Empezamos con

El infinito Ramsey Teorema: Si $X$ es countably infinito y nosotros de color $X^{(n)}$ $k\in\mathbb{Z}_{\geq1}$ colores (que es, le damos un mapa de $X^{(n)}\to\{1,2,\ldots,k\}$), a continuación, hay una infinita monochramatic subconjunto de $X$ (que es hay algo de infinito $Y\subseteq X$ de manera tal que la inducida por el mapa de $Y^{(n)}\to\{1,2,\ldots,k\}$ es constante).

La prueba es corta, pero inteligente, y es en la wikipedia por ejemplo. La prueba en el caso $k=2$ por un ingenioso inducción en $n$ y, a continuación, hace caso general por inducción en $k$. Voy a omitir los detalles.

Claramente este es un resultado con el mismo sabor como el conjunto de delgadas teorema, pero como la ccc señala, esto no es lo que queremos porque en la delgada teorema hemos ordenado $k$-tuplas, no subconjuntos de tamaño $n$. Así que necesitamos una modificación de menor importancia para lidiar con esto. Aquí es cómo va. Definir una relación de equivalencia en $\mathbf{Z}^k$, llamado "ser del mismo tipo de orden", por ejemplo: decir $a=(a_1,a_2,\ldots,a_k)$ $b=(b_1,b_2,\ldots,b_k)$ son equivalentes si para todas las $1\leq i,j\leq k$ tenemos $a_i<a_j$ fib $b_i<b_j$ (tenga en cuenta que esto implica $a_i=a_j$ fib $b_i=b_j$). Claramente hay sólo un número finito de clases de equivalencia. Dicen que no hay $p=p(k)$ clases de equivalencia. Llamamos a las clases de equivalencia "tipos de orden".

Ahora aquí está la prueba de Friedman de la delgada teorema. Dado $f$ como en el teorema, definir $H:\mathbf{Z}^k\to\{1,2,\ldots,p+1\}$ $H(x)=f(x)$ si $1\leq f(x)\leq p$, e $H(x)=p+1$ lo contrario. Ahora aplicamos el infinito Teorema de Ramsey $p$ veces! Primero aplicamos a la coloración de las $\mathbf{Z}^{(k)}$ así: dado un subconjunto de a $\mathbf{Z}$ del tamaño de la $k$, orden de los elementos como $x_1<x_2<\ldots<x_k$. Ahora el color de este conjunto con el color $H((x_1,x_2,\ldots,x_k))$. La aplicación de Ramsey obtenemos un subconjunto infinito $A_1$ $\mathbf{Z}$ que es monocromática. Ahora la aplicamos a la coloración de las $(A_1)^{(k)}$ así: dado un subconjunto de tamaño $k$ escribir como $x_2<x_1<x_3<x_4<\ldots<x_k$ y color el subconjunto con el color de la $H((x_1,x_2,\ldots,x_k))$. Tenemos una infinita subconjunto $A_2$ $A_1$ que es monocromática. Continuamos de esta manera, la aplicación de Ramsey para cada tipo de orden. Por ejemplo, podríamos hacer el pedido tipo de $x_1=x_2<x_3<x_4<\ldots$ y nos ocupamos de esto por la coloración $k-1$-tuplas de números enteros mediante la solicitud y repitiendo el primer elemento y, a continuación, aplicar la $H$.

El resultado es un infinito subconjunto $A_p$ de los enteros con la propiedad de que $H(a_1,a_2,\ldots,a_k)$ sólo depende de la clase de orden de $(a_1,a_2,\ldots,a_k)$. Pero sólo hay $p$ tipos de orden, y $H$ es de $p+1$ de los valores, por lo $H$ $A^k$ no es surjective y, por tanto, $f$ no.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X