87 votos

Solo un montón de hojas.

Cuando en la escuela secundaria yo solía ver los objetos matemáticos como ideal objetos cuya existencia es independiente de nosotros. Pero cuando voy a aprender la teoría de conjuntos, descubrí que todos los objetos matemáticos yo estaba estudiando se establece, por ejemplo.

$ 0 = \emptyset $

¿Qué significa decir que el número de $ 1$ es el singleton conjunto de el conjunto vacío?

Gracias a todos por las respuestas, me está ayudando mucho.

Obs.

Esta pregunta recibido mucha más atención que yo esperaba que hiciera. Después de leer todas las respuestas y reflexionar sobre ello durante un tiempo, he llegado a las siguientes conclusiones (y yo estaría agradecido si usted podría agregar algo a ella o me corrija): Vamos a tomar un ejemplo conocido, el par ordenado. Tenemos un intuitiva, ingenua idea de este concepto y sus propiedades fundamentales, como, por ejemplo, tiene dos componentes y

$ (x, y) = (a, b) $ fib $ x = a $ $ y = b $

Pero los matemáticos que le resulte más conveniente (y estoy de acuerdo) para definir este concepto en términos de la teoría de conjuntos diciendo que

$ (x, y) $ es un acceso directo para el conjunto { {x}, {x, y} }

Y, a continuación, probar las propiedades del par ordenado. I. e. mostrando que este conjunto teórico-par ordenado tiene todas las propiedades que esperar a que el 'ideal' de par ordenado a tener.

Y en segundo lugar que los matemáticos realmente no se preocupan mucho por estas cuestiones.

77voto

ManuelSchneid3r Puntos 116

Advertencia: opinión personal por delante!

Depende de cuál es el significado de la palabra "es".

Una manera de pensar - no necesariamente históricamente correcto es el siguiente: que los axiomas de la teoría de conjuntos son intrincadas suficiente - o, si se prefiere, describir las estructuras ( modelos) que son intrincadas suficiente para "implementar" todos los de matemáticas. Esto es análogo a la relación entre los algoritmos (como claro-pero-informal descripciones de los procesos) y programas (su aplicación real), con la observación de que el mismo algoritmo puede ser implementado de diferentes maneras.

Vale la pena señalar que esta "de diferentes maneras" tiene varios sentidos: hay muchas maneras de escribir un programa que lleva a cabo un determinado algoritmo en un determinado lenguaje de programación, y también hay un montón de lenguajes de programación. En consecuencia, tenemos:

  • Hay un montón de maneras de implementar (decir) de la aritmética básica dentro de ZFC; la de von Neumann enfoque es sólo el estándar de uno.

  • También hay diferentes teorías que de igual forma son intrincadas suficiente para implementar la totalidad de las matemáticas.

Pidiendo lo $1$ "es" es una cuestión ontológica, pero la teoría de conjuntos no deben ser pensadas de ontológicamente - el enfoque pragmático ("¿cómo podemos formalmente y, precisamente, aplicar las matemáticas?") es suficiente.


Yo no estoy diciendo que esta es la visión universal; por ejemplo, también se puede argumentar (aunque yo no) que la jerarquía acumulativa (= los conjuntos "construido" el emptyset) consta de todos los objetos matemáticos que se garantiza que existe, en un sentido Platónico. Pero creo que la vista por encima de probablemente más fielmente refleja la actitud general de la comunidad matemática, y es sin duda cómo me acerco a la pregunta.

23voto

user21820 Puntos 11547

En primer lugar, hay una gran diferencia entre los conceptos abstractos y sus representaciones concretas. Es cierto que podemos codificar y la razón sobre los números naturales en ZFC, en el sentido de que podemos pensar en un modelo de PA (la Aritmética de Peano) dentro de ZFC. Esto no significa que de alguna manera el concepto abstracto de $0$ está vacío!

Del mismo modo, es cierto que podemos expresar nociones como "par" y "función", y así sucesivamente en términos de conjunto de la teoría de las definiciones en ZFC, pero estas nociones han sido de alrededor durante mucho, mucho más de ZFC, y además hay infinitamente muchos viable definiciones de 'concreto' estas nociones en ZFC. Ningún matemático en realidad piensa en el resumen de par $\langle x , y \rangle$ $\{\{x\},\{x,y\}\}$ o alguna otra representación concreta.

Además, incluso en nuestros notación matemática demuestra que la concepción de las funciones de una manera más fundamental de lo que es sugerido por la norma de codificación como un conjunto de entrada/salida de los pares.

Para más detalles, vea este post acerca de los objetos matemáticos abstractos que no son conjuntos, que también menciona urelements (no establece como tú y como yo).


En segundo lugar, es cierto que desde el punto de vista de ZFC, todo es un conjunto (en el sentido de que dados cualesquiera dos objetos de $x,y$ podemos preguntar si $x \in y$ o no). Pero incluso entonces, es no necesariamente el caso de que todo es "sólo un montón de anidado vacía de conjuntos"!

El axioma del infinito es el único axioma de ZFC que afirma la (absoluta) de la existencia de algún conjunto. Todos los otros axioma sólo puede aplicarse si usted ya tiene un conjunto. Ahora, de manera informal el axioma de infinitud dice que existe un conjunto inductivo, donde un conjunto $S$ es llamado inductivo iff ( $S$ incluye el conjunto vacío como miembro, y es cerrado bajo el sucesor de operación ), donde el sucesor de $x$$S(x) := x \cup \{x\}$. Tenga en cuenta que el axioma no estipula que hay un 'mínimo' tal que se establezca, ni lo son los miembros de un conjunto mínimo!

Así, se podrá utilizar el resto de los axiomas de ZFC para la construcción de $N$ a ser la intersección de todos los conjuntos inductivos. Pero no hay ninguna manera de probar que $N$ sólo incluye como miembros del conjunto vacío y conjuntos obtenidos por iterativamente la aplicación de la sucesora de la operación. Si que parece extraño para usted, que es por desgracia la manera que es.

Usted ve, ZFC no tiene los números naturales como primitivas nociones, y el axioma del infinito fue inventado precisamente para que ZFC para la construcción de un modelo de PA; podemos definir la suma y la multiplicación en $N$ y demostrar que $N$ cumple PA. Pero eso significa que $N$ es lo que nos llevan a ser números naturales cuando se trabaja en ZFC! Nada se opone a 'nuestro' conjunto teórico universo (si es que en todos existe) de tener un $N$ que tiene más miembros de los que usted puede escribir manualmente hacia abajo, es decir, $0, S(0), S(S(0)), \cdots$ donde $0 := \varnothing$.

Y lo curioso de esto es que ZFC sí sabe que lo anterior puede suceder! ZFC demuestra que si ZFC es consistente, entonces no es un modelo de ZFC que tiene extra (no estándar) de los miembros de $N$.


Finalmente, la mayoría de matemáticas es de hecho independiente de la teoría de conjuntos, y puede ser recuperado en muy débil teorías de la aritmética como ACA, como se describen a continuación. Para aplicaciones del mundo real, es incluso mejor, porque no hay ninguna evidencia de infinitary objetos en la realidad, y hay incluso un humor grand conjetura por Harvey Friedman:

Cada teorema publicado en los Anales de las Matemáticas cuya declaración implica sólo finitary objetos matemáticos (es decir, lo que los lógicos llaman una instrucción aritmética) puede ser probado en pro de la EPT. (EFA es un fragmento de la PA.)

21voto

S.Koch Puntos 315

Además de los días de Noé respuesta: la Visualización de las matemáticas como un "montón de anidado vacío establece" la medida es la simplificación de la matemática es más que la de los objetos utilizados en las matemáticas. La deducción lógica no es un anidada conjunto vacío (aunque los modelos lógicos pueden ser creados en este modo). Por otro lado, dado lo suficientemente fuerte como un sistema axiomático para empezar, todos los objetos matemáticos (describible en ese sistema) pueden ser modelados con anidada vacía de conjuntos. Esto no es sólo una teoría que se ignora en la práctica, pero existen, de hecho, la prueba de los asistentes con su biblioteca se basa en un cierto grado.

Por ejemplo, en Mizar, a partir de Tarski–Grothendieck la teoría de conjuntos (lo que implica ZFC), el conjunto vacío es formalmente definido, $0$ se define a igual al conjunto vacío y los números naturales son construidos desde cero y ajuste de von Neumann enfoque. Pero no se detiene: los números enteros, racionales, reales y números complejos son todos construidos a partir de ahí, un poco sofisticada manera de asegurarse de que la costumbre inclusiones $\mathbb{N}\subset\mathbb{Z}\subset\mathbb{Q}\subset\mathbb{R}\subset\mathbb{C}$ mantener. En particular en esta descripción, $-\frac{1}{2}i$ no se despliegan para $$ (0,1)\mapsto(0,-\tfrac{1}{2})=\{(0,0),(1,-\tfrac{1}{2})\} = \{\{\{0\}\},\{\{1,-\tfrac{1}{2}\},\{1\}\}\}$$ (con $(a,b)=\{\{a,b\},\{a\}\}$$(a,a)=\{\{a\}\}$) y aún más a $$ \{\{\{0\}\},\{\{\{0\},\{\{0,\{\{\{0\},\{0,\{0\}\}\},\{\{0\}\}\}\},\{0\}\}\},\{\{0\}\}\}\}$$ (con 9 ceros/vacío conjuntos) o $0$$\{\}$: $$ \{\{\{\{\}\}\},\{\{\{\{\}\},\{\{\{\},\{\{\{\{\}\},\{\{\},\{\{\}\}\}\},\{\{\{\}\}\}\}\},\{\{\}\}\}\},\{\{\{\}\}\}\}\}$$

But mathematicians tend to shorten the notation, so we stick with $-\frac{1}{2}i$ or $\frac{-i}{2}$ (que serían -1/2*<i> (o -2"*<i>) o -<i>/2 en Mizar).


En otra nota, en su alemán del libro de texto "Einführung in die Mengenlehre" ("Introducción a la teoría de conjuntos") 2ª ed. Oliver Deiser escribe en la página.42f

Morir Mengenlehre ist hinsichtlich der Interpretación der gesamten Mathematik konkurrenzlos. Entscheidend ist hier nicht ein platonischer Glaube an die Mengen, sondern morir Leistungsfähigkeit der Theorie und die Universalität der verwendeten Sprache.

que se traduce, a

La teoría de conjuntos es inigualable en cuanto a la interpretación de toda la matemática. El aspecto importante aquí no es platónico, la creencia en los conjuntos, pero el poder de la teoría y de la universalidad de la lengua utilizada.

Escribe de este, mientras que tener una mirada crítica a los justos, ingenuamente, introdujo conceptos básicos de la teoría de conjuntos. Él lo hace a través de la división de la mirada crítica en tres partes:

  1. "Was ist eigentlich ein mathematisches Objekt?" ("¿Qué es un objeto matemático, en realidad?")
  2. "Welche mathematischen Objekte (=Mengen) existieren?" ("Que los objetos matemáticos (=juegos) no existen?")
  3. "Fue genau ist ein mathematischer Beweis einer Aussage?" ("¿Qué es exactamente una prueba matemática de un estado?")

Deiser del libro, además, tiene un montón de notas históricas sobre el desarrollo de la teoría de conjuntos, por lo que puede ser vale la pena un vistazo si usted puede conseguir que en su idioma.

11voto

Martin C. Puntos 19

Esta cuestión ya está etiquetado con "filosofía" estoy sorprendido de que nadie ha mencionado Benacerraf identificación del problema (se puede leer un resumen aquí).

En resumen, hay infinitamente muchas maneras de identificar los números naturales con conjuntos. Diferentes formas de hacer esto conducir a diferentes e incompatibles teoremas en la meta-teoría que le gustaría utilizar para hablar de la teoría en la cual se definen los números naturales.

Filosóficamente, la conclusión que se puede extraer es que, contrariamente a la declaración en su pregunta, todos los objetos matemáticos no son conjuntos (ya que ni siquiera los números naturales son conjuntos, excepto en un sentido muy específico de la palabra 'son').

Por supuesto, hay muchas sutilezas relacionadas con este tema, y la naturaleza exacta de lo que los objetos matemáticos son es una planta perenne. La práctica de los matemáticos a menudo parecen preferir el Platonismo.

10voto

Arnaud Mortier Puntos 297

Esto significa que las personas han estado tratando de hervir todo hasta la menos cantidad posible de datos, reglas y símbolos. Axiomatisation es parte de este proceso.

Pero además de esto, a menos que realmente están estudiando las bases para un propósito, no debe de molestar o cambiar la forma de pensar de los más avanzados de matemáticas. Nadie nunca va a reescribir el análisis funcional de los libros de texto desde un punto de vista que reconoce el hecho de que, en un comienzo, $0$$\emptyset$.

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