无穷基数的平方等于自身:修订间差异
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'''定理''' | |||
对任意序数 <math>\alpha</math>,有 <math>\aleph_\alpha\times\aleph_\alpha=\aleph_\alpha</math>. | |||
'''证明''' | |||
我们如下定义 <math>\mathrm{Ord}^2</math> 上的良序: | |||
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可以证明,这个序是一个良序. | |||
我们令 <math>\Gamma(\alpha,\beta)</math> 表示集合 <math>\{(\gamma,\delta)\in\mathrm{Ord}^2\mid(\gamma,\delta)<(\alpha,\beta)\}</math> | 我们令 <math>\Gamma(\alpha,\beta)</math> 表示集合 <math>\{(\gamma,\delta)\in\mathrm{Ord}^2\mid(\gamma,\delta)<(\alpha,\beta)\}</math> 的序型.可以证明,<math>\Gamma:\mathrm{Ord}^2\to\mathrm{Ord}</math> 保序且一对一. | ||
下面用 <math>\Gamma[\alpha\times\beta]</math> 表示 <math>\{\Gamma(\gamma,\delta)\mid(\gamma,\delta)\in\alpha\times\beta\}</math>,即集合 <math>\alpha\times\beta</math> 在 <math>\Gamma</math> | 下面用 <math>\Gamma[\alpha\times\beta]</math> 表示 <math>\{\Gamma(\gamma,\delta)\mid(\gamma,\delta)\in\alpha\times\beta\}</math>,即集合 <math>\alpha\times\beta</math> 在 <math>\Gamma</math> 下的像集. | ||
注意到 <math>\Gamma[\omega_\alpha\times\omega_\alpha]=\Gamma(0,\omega_\alpha)\ge\omega_\alpha</math>,以及 <math>\mathrm\Gamma[\omega\times\omega]=\omega</math> | 注意到 <math>\Gamma[\omega_\alpha\times\omega_\alpha]=\Gamma(0,\omega_\alpha)\ge\omega_\alpha</math>,以及 <math>\mathrm\Gamma[\omega\times\omega]=\omega</math>(取对角线计数). | ||
我们要证 <math>\aleph_\alpha\times\aleph_\alpha=\aleph_\alpha</math>,只需证 <math>\Gamma[\omega_\alpha\times\omega_\alpha]=\omega_\alpha</math> | 我们要证 <math>\aleph_\alpha\times\aleph_\alpha=\aleph_\alpha</math>,只需证 <math>\Gamma[\omega_\alpha\times\omega_\alpha]=\omega_\alpha</math>. | ||
使用反证法.令 <math>\alpha</math> 是使得 <math>\omega_\alpha<\Gamma[\omega_\alpha\times\omega_\alpha]</math> 的最小序数,则存在 <math>\beta,\gamma<\omega_\alpha</math> 使得 <math>\Gamma(\beta,\gamma)=\omega_\alpha</math>. | |||
那么我们取 <math>\delta</math> 满足 <math>\max\{\beta,\gamma\}<\delta<\omega_\alpha</math>,则 <math>\omega_\alpha=\Gamma(\beta,\gamma)\in\Gamma[\delta\times\delta]</math> | 那么我们取 <math>\delta</math> 满足 <math>\max\{\beta,\gamma\}<\delta<\omega_\alpha</math>,则 <math>\omega_\alpha=\Gamma(\beta,\gamma)\in\Gamma[\delta\times\delta]</math>. | ||
取上式两侧的基数,得到 <math>\aleph_\alpha<|\delta\times\delta|</math> | 取上式两侧的基数,得到 <math>\aleph_\alpha<|\delta\times\delta|</math>. | ||
因为 <math>\delta>\max\{\beta,\gamma\}\ge\omega</math>,所以可设 <math>\delta</math> 的基数为 <math>\aleph_\xi</math>,其中 <math>\xi<\alpha</math> | 因为 <math>\delta>\max\{\beta,\gamma\}\ge\omega</math>,所以可设 <math>\delta</math> 的基数为 <math>\aleph_\xi</math>,其中 <math>\xi<\alpha</math>. | ||
我们刚才设 <math>\alpha</math> 是使得 <math>\omega_\alpha<\Gamma(\omega_\alpha\times\omega_\alpha)</math> 的最小序数,所以 <math>\omega_\xi=\Gamma[\omega_\xi\times\omega_\xi]</math>,即 <math>\aleph_\xi=\aleph_\xi\times\aleph_\xi</math> | 我们刚才设 <math>\alpha</math> 是使得 <math>\omega_\alpha<\Gamma(\omega_\alpha\times\omega_\alpha)</math> 的最小序数,所以 <math>\omega_\xi=\Gamma[\omega_\xi\times\omega_\xi]</math>,即 <math>\aleph_\xi=\aleph_\xi\times\aleph_\xi</math>. | ||
所以 <math>|\delta\times\delta|=|\delta|\times|\delta|=\aleph_\xi\times\aleph_\xi=\aleph_\xi<\aleph_\alpha</math> | 所以 <math>|\delta\times\delta|=|\delta|\times|\delta|=\aleph_\xi\times\aleph_\xi=\aleph_\xi<\aleph_\alpha</math>,矛盾. | ||
因此,对任意序数 <math>\alpha</math>,都有 <math>\aleph_\alpha\times\aleph_\alpha=\aleph_\alpha</math> | 因此,对任意序数 <math>\alpha</math>,都有 <math>\aleph_\alpha\times\aleph_\alpha=\aleph_\alpha</math>. |
2025年7月29日 (二) 15:59的版本
定理
对任意序数 ,有 .
证明
我们如下定义 上的良序:
可以证明,这个序是一个良序.
我们令 表示集合 的序型.可以证明, 保序且一对一.
下面用 表示 ,即集合 在 下的像集.
注意到 ,以及 (取对角线计数).
我们要证 ,只需证 .
使用反证法.令 是使得 的最小序数,则存在 使得 .
那么我们取 满足 ,则 .
取上式两侧的基数,得到 .
因为 ,所以可设 的基数为 ,其中 .
我们刚才设 是使得 的最小序数,所以 ,即 .
所以 ,矛盾.
因此,对任意序数 ,都有 .