閉無界集

數學中,尤其是數理邏輯和集合論中,閉無界集()是极限序数的一類子集,其在該極限序數的序拓撲中為閉,且相對於該極限序數為無界(見嚴格定義)。

嚴格定義
嚴格而言,若\kappa為極限序數,則集合C\subseteq\kappa為當且僅當對每個\alpha,若\sup(C\cap \alpha)=\alpha\ne0,則\alpha\in C。因此,若C中,某序列的極限小於\kappa,則該極限也在C中。

若\kappa為極限序數,且C\subseteq\kappa,則C稱為在\kappa中無界,意思是對任意\alpha,皆有\beta\in C使\alpha。

若集合既閉又無界,則為閉無界集。有時也考慮閉的真類(由序數組成的真類必然在所有序數組成的類\mathrm{On}中無界)。

例如,所有可數極限序數構成的集合就是首個不可數序數的閉無界子集;然而,其並非任何更大的極限序數的閉無界子集,因為其既不閉,也非無界。所有極限序數\alpha構成的集合是\kappa 的閉無界子集。從另一個角度,閉無界集即是(即遞增且連續的函數)的值域。

更一般地可以定義何種C\subseteq[X]^\lambda為閉無界集。若X非空,\lambda為基數,且X 中每個大小小於\lambda的子集都包含於CC的某個元素中,則C 稱為閉無界集。(參見)

閉無界濾子
設\kappa為極限序數,且其共尾性\lambda不可數。對\alpha ,設\langle C_\xi : \xi 為\kappa的一列閉無界子集,則\bigcap_{\xi 也是閉無界集。原因是,閉集的任意交必為閉,故只需證明該交集無界。固定任意\beta_0 ,又對每個n ,從每個C_\xi 中,選取元素\beta_{n+1}^\xi > \beta_{n}(可以如此選取,因為每個C_\xi 都無界)。由於此為少於\lambda 個序數,且每個都小於\kappa,其上確界也必小於\kappa,稱其為\beta_{n+1}。如此,得到可數序列\beta_0,\beta_1,\beta_2,\dots ,其極限同樣會是序列\beta_0^\xi,\beta_1^\xi,\beta_2^\xi,\dots 的極限,而由於每個C_\xi 皆為閉,且\lambda 不可數,後者的極限必在C_\xi中,所以(\beta_n)的極限是上述交集的元素,且大於\beta_0,但\beta_0為任意,故交集無界,即為所求證。

由此可見,若\kappa 為,則閉無界集生成\kappa上的非主\kappa完備濾子。該濾子可以符號表示成\{S \subset \kappa : \exists C \subseteq \kappa, C \subseteq S, 且C 是\kappa中的閉無界集\} 。

若\kappa 為正則基數,則閉無界集關於亦是封閉的。

反之,若\kappa 正則,而\mathcal{F} 為\kappa上關於對角交運算封閉的濾子,且所有形如\{\xi (其中\alpha )的集合皆為\mathcal F的元素,則所有閉無界集均屬於\mathcal{F} 。

參見
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參考資料
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