皮亚诺公理(;),也称皮亚诺公设,是意大利数学家朱塞佩·皮亚诺提出的关于自然数的五条公理系统。根据这五条公理可以建立起一阶算术系统,也称皮亚诺算术系统。
内容
正确性,即排除与浅色不相关的深色骨牌的结构。]]
皮亚诺的这五条公理用非形式化方法叙述如下:
0是自然数;
每一个确定的自然数a,都有一个确定的后继数a' ,a' 也是自然数;
对于每个自然数b、c,b=c当且仅当b的后继数=c的后继数;
0不是任何自然数的后继数;
任意关于自然数的命题,如果证明:它对自然数0是真的,且假定它对自然数a为真时,可以证明对a* 也真。那么,命题对所有自然数都真。
其中,一个数的后继数指紧接在这个数后面的数,例如,0的后继数是1,1的后继数是2等等;公理5保证了数学归纳法的正确性,从而被称为归纳法原理。
若不将0视作自然数,则公理1,4,5中的“0”要换成“1”。
更正式的定义如下:
一个戴德金-皮亚诺结构为一满足下列条件的三元组(X, x, f):
*X是一集合,x为X中一元素,f是X到自身的映射。
*x不在f的值域内。(對應上面的公理4)
*f为一单射。(對應上面的公理3)
若A为X*的子集并满足:
**x属于A,且
*若a属于A,则f(a) 亦属于A*
:则A = X。
正式定义可以用谓词逻辑表示如下:
戴德金-皮亚诺结构可以描述为满足所有以下条件的三元组 (S, f, e)
- (e\in S)
- (\forall a \in S)( f(a) \in S )
- (\forall b \in S)(\forall c \in S)(f(b)=f(c)\implies b=c)
- (\forall a \in S)( f(a) \neq e )
- (\forall A\subseteq S)(((e\in A)\land(\forall a \in A)(f(a)\in A))\implies(A=S))
皮亚诺算术
皮亚诺算术(PA)的公理:
*\forall x(Sx \neq 0)。
*\forall x,y((Sx = Sy) \Rightarrow x=y)。
*(\varphi[0] \wedge \forall x(\varphi[x]\Rightarrow\varphi[Sx])) \Rightarrow \forall x(\varphi[x]),对于在 PA 的语言中的任何公式 \varphi。
*\forall x(x+0=x)。
*\forall x,y(x+Sy = S(x+y))。
*\forall x(x \cdot 0=0)。
*\forall x,y(x \cdot Sy = (x \cdot y) + x)。
参见
- 自然数
- 数学基础
- 古德斯坦定理
- 邏輯主義
- 印符数论
参考资料
延伸阅读
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外部链接
- Includes a discussion of Poincaré's critique of the Peano's axioms.
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- Commentary on Dedekind's work.
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