可数选择公理(countable axiom of choices[1])是集合论的一条公理,常记为ACω。[5]该公理断言:每一个非空集合组成的可数集族都有一选择函数,它是选择公理的一种弱形式。[1]
集合论的发展在20世纪初遇到了阻碍,一些悖论相继诞生,引发了第三次数学危机,推动了公理化集合论的进程。[8]选择公理与有穷理论有关,1888年,戴德金(Richard Dedekind)给出了有穷性的一个定义,称作D-有穷。[2]1904年,德国数学家策梅洛(Ernst Zermelo)在证明良序定理时第一次明确提出了选择公理,从此,学术界开始了对选择公理的探讨和争论。[2]由于选择公理过强,许多公理的弱形式被提出,梅切尔斯基(Mycielski)等人证明了可数选择公理成立,并证实了存在勒贝格不可测的集合。[3]罗素(Russell)、塔斯基(Tarski)等人在著作和文章中对有穷集合理论进行了研究,肯定了可数选择公理的意义。[2]1942年,贝尔奈斯(Bernays, P.)提出相关选择公理,并证明了可数选择公理比它弱。[1]
除可数选择公理外,选择公理的弱形式还包括良序选择公理和相关选择公理,它们存在这样的关系:良序选择公理相关选择公理可数选择公理。[1]与选择公理不同,可数选择公理与决定性公理是相容的。[4]可数选择公理还可以证明某些结论,如,每个无限集都有一个可数子集。[5]
定义
可数选择公理是选择公理的一种较弱的形式,常记为。[5]该公理断言:每一个非空集合组成的可数集族有一选择函数,即:[1]
,[1]
对任何,有。由此公理可推出可数个可数集的并集可数,实数集不是可数个可数集的并集,每个无穷集有可数子集等,但不能推出实数集的可良序化的结论。[1]
早期研究
集合论的发展在20世纪初遇到了阻碍,一些悖论相继诞生,引发了第三次数学危机,推动了公理化集合论的进程。[8]选择公理与有穷理论有关,1888年,戴德金(Richard Dedekind)给出了有穷性的一个定义,称作D-有穷。[2]1904年,策梅洛(Ernst Zermelo)在证明良序定理时第一次明确提出了选择公理,但是有许多遗留问题没有被解决,从此,学术界就开始了对选择公理的探讨和争论。[2]

后续发展
由于选择公理过强,许多公理的弱形式被提出。梅切尔斯基(Mycielski)等人证明了可数选择公理成立,即实数非空集合的每一可数子集都有一选择函数,并证实了存在勒贝格不可测的集合。[3]罗素(Russell)和怀特海(A.N.Whitehead)在《数学原理》一书中说明了用可数选择公理就可以证明有穷集合都是D-有穷的。但是,到了1924年,在谢宾斯基(Sierpinski)的影响下,塔斯基(Tarski)在文章中指出,许多关于有穷集合的命题如果换为D-有穷,则需要可数选择公理,并给出了有穷集合的多种定义方法,等价性的证明不一定需要可数选择公理。[2]1942年,贝尔奈斯(Bernays, P.)提出相关选择公理,并证明了可数选择公理比它弱。[1]1967年,詹森(Jensen)指出,良序选择公理可推出相关选择公理。[5]

选择公理AC
定义:选择公理表示对于每个集合系统都有一个选择函数,通常用表示,其等价形式包括:[6]
(1)每个划分都有一个代表元的集合。[6]
(2)如果是一个非空集合的标号系统,那么存在一个函数使得对所有的。[6]此条等价形式也可以等价陈述为:如果对所有的,那么。[6]
联系:强于可数选择公理。[1]
良序选择公理ACωo
定义:对于每个可良序化的集合(集族),恒有一个选择函数,简记作。[5]
联系:强于可数选择公理。[5]
相关选择公理DC
定义:设为非空集合,为其上的二元关系。如果对任意都存在使得,则存在的元素的可数序列使得,相关选择公理通常用表示,该公理又称依赖选择公理。[7][1]
从相关选择公理可以推出可数选择公理,因此相关选择公理是比可数选择公理强的命题。[1]
联系:强于可数选择公理。 [1]
决定性公理
对的每一个子集,定义下面的游戏:甲、乙二人对局,甲选取自然数,乙选取自然数,接着甲取数,乙取数,,从而形成二无穷序列:[4]
甲
乙
若所得结果序列在中,则甲胜,否则乙胜。甲的策略为一函数,使得对任何,。乙的策略也为一函数,使得对任何, 。对甲(乙)来说是必胜策略,若甲(乙)运用它作游戏时不管乙(甲)如何去做,他必胜。游戏称为决定的,若甲、乙二人中有一人必有必胜策略。
定义:对每一个,游戏是决定的,决定性公理通常用表示。[4]
联系:决定性公理与选择公理不相容,但与可数选择公理是相容的。[4]
定义
性质
例1
例2
参考资料 8
- 参考 1
- 参考 2
- 参考 3
- 参考 4
- 参考 5
- 参考 6
- 参考 7
- 参考 8