本文常用量級絕對無窮部分構造(補充)(1/6)

【世界基數】


定義:一個基數 k 是 worldly cardin al ,如果 Vk \u003d ZFC .


我並不知道這個基數是誰提出的,這裏隻是做出一些解釋。下麵的結果應該都是已知的,但是我沒有去找參考文獻。我們用 WC 表示 workdly cardinal 。下麵的命題是顯然的。


命題1:ZFC 3 WCH Con ( ZFC Co n ( ZFC )).


由 Godel 不完備性, ZFC Con ( ZF C )不能證明3WC.同樣 Con ( ZFC 3 WC )也不是 ZFC Con ( ZFC )能證明的。


我們用 I 表示不可達基數。顯然每一


個不可達基數都是 WC ,因此:


命題2:ZFC 3I3WC.


但是最小的 WC 嚴格小於最小的 l 。命題3:如果 k 是不可達的,則存在世界基數入& amp ; amp ; It ; k 。


證明:假定 k 不可達,有 Skolem 定理(及其構造方法),存在可數模型 MO < Vk 以及n0\u0026 amp ; amp ; lt ; k 使得M0EVn0。一般地,對於任意 i , Mi < Vk 以及 ni \u0026 amp ; amp ; lt ; k 使得 MiEVni ,存在模型 Mi 1EVni 1使得 Mi 1< Vk 並且 Vni CMi 1。


令入= Uini \u0026 amp ; amp ; lt ; k 。顯然 Vi ( Mi < Mi 1)。因而有模型論基本知識, U iMi < Vk 。有構造,我們知道 V 入= UiMi 。因此 V 入< Vk 從而是 ZFC 的模型。因而入是 WC


由命題3,我們有以下推論:


推論3.1:ZFC 3 II Con ( ZFC 3 W


C ).


因此 WC 的協調性強度是嚴格弱於不可達基數的。由命題3的證明,我們可以推斷最小的世界基數具有共尾性ω。


還有人提及以下定義:


定義2:一個序數 a 是可擴的,如果存在 p \u0026 amp ; amp ; gt ; a 使得 Va < VB 。


我們用 EC 表示可擴基數。顯然命題


3中的入就是可擴的。並且可以構造在 k 下另外一個入\u0027\u0026 amp ; amp ; gt ;入使得 V 入< V 入\u0027< Vk .@ ZS Chen 在評論裏提到了 Joel Hamkins 給了關於可擴基數的比較完整的描述( The otherwordly cardinals )。其中下麵這個定理澄清了 EC 的強度


定理1( Hamkins ): ECS WC ,並且每一個 EC 下麵都有一個 WC 嚴格小於它.


注意雖然不可達基數的強度要嚴格高於存在 EC 的協調性,但是 I EC .例如最小的不可達基數不屬於 EC。


【ZFC 公理宇宙】


1.不可達基數


可數,不可數,後繼,極限,正則,奇異。


不可達基數就是指不可數正規的強極限基數,如果是不可數正規的極限基數,則稱之為弱不可達基數。可數就是指小於等於阿列夫零的基數。反之不可數就是指大於阿列夫零的基數。後繼,就是指比它小的基數中有最大值,極限就是指比它小的基數中沒有最大值,強極限就是比它小的任意基數中,2的次方均小於它。正規就是到達它的最短長度等於本身,也就是若 k 是正則基數,則不存在小於 k 個小於 k 的集組之並的基數為 k ,或者說不存在小於 k 個嚴格遞增的序列,其極限為 k 。奇異就是到達它的最短長度小於本身。對於基數 k ,存在小於 k 的嚴格遞增的序列的極限為 k ,則 k 為奇異基數。正規和奇異基數引入了共尾度的概念,共尾度就是到達它的最短長度。後繼序數的共尾度是1。正則基數就是 cf ( k )\u003d k ,奇異基數就是 cf ( k )\u0026 amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; a mp ; amp ; amp ; amp ; amp ; lt ; k .


不可達基數 k 就是對任意小於 k 的基數,取冪集的基數仍然小於 k 並且由任意小於 k 個小於 k 的集組之並的基數仍然小於 k 。而對比弱不可達基數隻要滿足& amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; am p ; amp ; amp ; amp ; amp ; lt ; k 的任意基數的後繼仍然& amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; am p ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; It ; k 就行。而具有以上相同性質的可數基數就是阿列夫零。


舉個例子: cf (1)\u003d1, cf (任意有限數)\u003d1, cf ( w )\u003d w , cf ( w _1)\u003d w _1(不存在長度是 w 的序列,因為小於 w _1的基數是可數的,但可數個可數集之並(也就是它們的上確界)可數,不可能是 w _1)。 cf ( W _ w )\u003d w (長度 w 的序列取 w , w _1, w _


2,w3,......)。


對於極限序數,有 cf ( a )\u003d cf ( w _ a ),所以對於不可達基數 k , k \u003d w _ k ,但是,這樣的奇異不動點非常多。比如說 a 是任意的基數,然後設序數列 w _ a , w _( w _ a ),......設 k 是它們的確界,很顯然容易證明 k \u003d w _ k ,但是很遺憾,這基數仍然還是奇異基數,並且它的共尾度是 w 。


好了。以下基數的性質。


0,可數,正規,強極限。1,可數,正規,後繼。2,可數,非正規,後繼。 w ,可數,正規,強極限。 w _


1,不可數,正規,後繼。 w _2,不可數,正規,後繼。 w _ w ,不可數,非正規,極限。 w _( w 1),不可數,正規,後繼。 w _( w _1),不可數,非正規,極限。阿列夫不動點,不可數,非正規,極限。


很顯然,用替代公理模式獲取的基數,三個條件都不能同時滿足,所以都不是不可達基數。不過,在大於 w 的基數中,正規極限的基數則就是不可達基數。也可以說,從阿列夫零到不可達基數其概念意義上的距離,跟從0到阿列夫零是一樣的。


有了替代公理模式,你可以構造類似 omega - fixed - point \u003d{ xEwlf (0)\u003d w , f ( x )\u003d w _ f ( x -1)}的集合,通過更大的 f 就能獲取更大的基數。但是,很顯然,由替代公理所迭代獲取出來的基數,全部都是奇異基數,其 xE 的那個數就是它的共尾度或者是共尾度比這個數還小,哪怕再大,均不符合 cf ( k )\u003d k 的條件。因此不可能抵達不可達基數。


不可達基數本身也是阿列夫數,同時也都是不可達的阿列夫不動點,貝斯不動點,極限基數(因為對於後繼基數阿列夫( a 1)\u0026 amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; a mp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; lt ;\u003d2^阿列夫 a ,不符合強極限的定義)。同時不存在一個( xE (\u0026 amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; am p ; lt ; k ) lf ( x )\u0026 amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; a mp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; lt ; k )的集合,使得其上確界為 k 。


還可以更抽象的理解不可達基數,假如連續統假設成立。則2^阿列夫零=阿列夫一,2^阿列夫一=阿列夫二......你可以這樣迭代下去,你能得到阿列夫(阿列夫(阿列夫一)),阿列夫(阿列夫(阿列夫(阿列夫......))),你所想象到的迭代,無論是多麽的變態,你都不可能迭代出不可達基數。因為不可達基數是正則基數,不可能從下至上抵達它。舉個例子,有限的數,它們經過任意有限次迭代,都不可能到達無窮大,隻能用∞這個符號表示,同樣,∞(指小基數),哪怕它們經過任意8次迭代,也不可能到達不可達基數。


你取到 k 之後,那麽 k 和2^ k 都是正則的大基數,繼續對 k 替代公理模式以及對 k 取冪集,仍然不可達的就是第二個不可達基數。


2.馬洛基數


一個無窮基數 k 是馬洛基數( Mahlo cardinal )當且僅當 k 是一個不可達基數並且是“正則基數”。


{ A \u0026 amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; lt ; kl 入是正則基數}是 k 上的平穩集[1]。如果 k 是馬洛基數,則是“不可達基數”。


{1\u0026 amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; lt ; kl 入是不可達基數}是 k 上的平穩集,因此 k 是第 k 個不可達基數。


為了得到以上結論,我們來證明如果 K 是任何不可達基數,則是“強極限基數”


C :\u003d{\\\u0026 amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; a mp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; lt ; k 入是強極限基數}是 k 上的無界閉集。先來證明閉性:


假設基數入& amp ; amp ; amp ; amp ; a mp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; amp ; It ; k 是 C 的極限點,即入= sup ( C ∩入),則對


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