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【原】數學中最重要的公理之一——決定性公理,使得數學中的許多重要結果可以得到證明
老胡說科學
2023-03-23 15:37
決定性公理通常被用於形式化邏輯或數學中,例如在歐幾里德幾何學中,“任意兩點之間可以畫出一條直線”和“所有直角都相等”這樣的命題被認爲是決定性公理。決定性公理的選擇通常取決於邏輯或數學體系的目的和性質,不同的公理選擇可能導致不同的體系。
考慮以下的“無限博弈”。有兩個局中人A和B,依次各給出一個自然數,例如設A爲先手。這樣,他們就會作出一個自然數的無限序列。如果這個序列是"
最終週期的
"、則 A 勝、否則 B 勝(一個最終週期序列就是像 1、56、4、5、8、3、5、8、3、5、8,3,5,8、3、…這樣的序列,經過一定步數以後就會停留在一個反覆的模式上。不難看到,B有一個致勝策略,因爲最終週期序列是很特殊的。然而,在博弈的任意階段,A仍然可以制勝(只要B玩得足夠糟糕),因爲每一個有限序列都是許多最終週期序列的開始的一段。
更一般地說,自然數的無限序列的任意集合S都會給出一個無限博弈:A的目標是使得所得的序列是S的一個元素,B的目標則相反。如果兩個局中人之一有一個制勝策略,就說這個博弈是決定性的。我們已經看到,如果S是所有最終週期序列的集合,這個博弈一定是決定性的,而實際上,對於我們不論怎樣來寫出的S,相應的博弈也一定是決定性的。但是結果是確有不是決定性的博弈存在。
不難作出非決定性的博弈,但是構造這個博弈要用到
選擇公理
如下:粗略地說,可以把所有可能的策略的集合良序化(良序原理是等價於選擇公理的),所以每一個前面的策略即
前置元
(predecessor)的個數總少於無限序列的個數、把這樣的序列放進S或其餘集,就使得每一個策略都不能成爲任一個局中人的制勝策略,決定性公理宣稱,
每一個博弈都是決定性的
。它與選擇公理矛盾,但是如果把它加進沒有選擇公理的策墨羅-弗朗克爾公理系統。它就是一個很有趣的公理。例如,它事實上蘊含了許多實數集合具有驚人的好性質,例如所有的實數集合都是勒貝格可測集合
。決定性公理與大基數理論有密切關係
。
大基數理論是數學中一個分支領域,主要研究無限集合的大小比較問題。在大基數理論中,把一個無限集合的大小稱爲它的基數,常用符號爲 ℵ(阿列夫零),ℵ1,ℵ2 等。在大基數理論中,最著名的結論是康托爾-伯恩斯坦定理,該定理說明任意兩個無限集合的基數要麼相等,要麼存在一個比另一個更大的基數。
另一個重要的概念是連續統假設,它是指不存在一個介於 ℵ0 和 ℵ1 之間的基數。這個假設目前還沒有被證明或證僞,是大基數理論中的一個重要問題。
兩位數學家證明了p=t,實現了數學上的一個突破,它到底是什麼?
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