在數學上,依賴選擇公理( \mathsf{DC} ,英語:Axiom of dependent choice)是選擇公理( \mathsf{AC} )較弱的版本,但依賴選擇公理依舊足以發展實分析絕大多數的內容。依賴選擇公理最早由保羅·伯奈斯於1942年一篇討論哪些集合論公理對發展數學分析是必要的文章中引入。
正式描述
若一個X上的R被稱作,則對於所有的a \in X,而言,皆存在有一個b \in X,使得a\,R~b成立。
依賴選擇公理的表述如下:
對於任意非空集合X及任意X上的全關係R而言,皆存在有一個X上的序列(x_n)_{n \in \N},使得以下陳述成立:
:對於任意的n \in \N.而言,x_n\, R~x_{n + 1}
若限制上述的X為所有實數的集合,那相關公理可表記為\mathsf{DC}_{\R}.
應用
即使在沒有這條公理的狀況下,對於任意的n,依舊可用一般的數學歸納法造出如此序列的最前面n項;而依賴選擇公理說的是我們可用此種方式造出整個(可數無限的)序列。
\mathsf{DC} 這條公理是 \mathsf{AC} 的片斷,而在「必須於每一步都做出選擇」且「一些選擇無法在不仰賴先前選擇的情形下獨立做出」的狀況下證明「存在有可以可數長度的超限遞歸建構的序」列時,這條公理是必須的。
等價陳述
在策梅洛-弗蘭克爾集合論 \mathsf{ZF} 的框架下, \mathsf{DC} 等同於完備度量空間上的貝爾綱定理。
在 \mathsf{ZF} 的框架下,這公理也等價於勒文海姆–斯科倫定理。
\mathsf{DC} 在 \mathsf{ZF} 的框架下也與「所有有 \omega 層且都有」這陳述等價。
不僅如此, \mathsf{DC} 也與弱化版的佐恩引裡等價;特別地, \mathsf{DC} 與「任何使得所有良序鏈都有限且有界的偏序,都必然有極大元素」這敘述等價。
與其他公理的關係
和完整版的 \mathsf{AC} 不同的是, \mathsf{DC} 在 \mathsf{ZF} 的框架下,不足以證明說有些實數集是不可測集,也不足以證明有些實數集合不具有貝爾性質或;而由於梭羅維模型滿足 \mathsf{ZF} + \mathsf{DC} ,且在此模型中所有的實數集合都是勒貝格可測集、都具有貝爾性質和完美集性質之故,因此這說法成立。
依賴選擇公理蘊含可數選擇公理,且嚴格強於可數選擇公理。
註解
參考資料
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