在公理化集合論 和使用它的邏輯 、數學 和計算機科學 分支中,併集公理 是 Zermelo-Fraenkel 集合論 的公理 之一。它聲稱對於任何集合
A
{\displaystyle A}
有一個集合
B
{\displaystyle B}
,
B
{\displaystyle B}
的元素正是
A
{\displaystyle A}
的元素的元素。
形式陳述
在 Zermelo-Fraenkel 公理的形式語言 中,這個公理讀做:
∀
A
,
∃
B
,
∀
x
:
x
∈
B
⟺
(
∃
y
:
x
∈
y
∧
y
∈
A
)
{\displaystyle \forall A,\exists B,\forall x:x\in B\iff (\exists y:x\in y\land y\in A)}
換句話說:
給定任何 集合
A
{\displaystyle A}
,有着 一個集合
B
{\displaystyle B}
使得,給定任何集合
x
{\displaystyle x}
,
x
{\displaystyle x}
是
B
{\displaystyle B}
的成員,當且僅當 有一個集合
y
{\displaystyle y}
使得
x
{\displaystyle x}
是
y
{\displaystyle y}
的成員並且
y
{\displaystyle y}
是
A
{\displaystyle A}
的成員。
解釋
因此,這個公理實際上說的是,給定集合
A
{\displaystyle A}
,我們可以找到一個集合
B
{\displaystyle B}
,它的成員正是
A
{\displaystyle A}
的成員的成員。通過外延公理 可知這個集合
B
{\displaystyle B}
是唯一的,它叫做
A
{\displaystyle A}
的聯集 ,並指示為
∪
A
{\displaystyle \cup A}
,所以這個公理的本質是:
一個集合的併集是一個集合。
配對公理 與併集公理一起蘊涵了對於任何兩個集合,都有一個集合精確地包含了這兩個集合的元素。樸素集合論 中兩個集合的併集 在這裡是這兩個集合的配對集合的併集,比如集合
{
a
}
{\displaystyle \{a\}}
和集合
{
b
}
{\displaystyle \{b\}}
,它們的對是
{
{
a
}
,
{
b
}
}
{\displaystyle \{\{a\},\{b\}\}}
,這個對的併集是
{
a
,
b
}
{\displaystyle \{a,b\}}
。
併集公理一般被認為是無可爭議的,它或它的等價命題出現在所有可替代的集合論的公理化 中。
注意沒有 對應的交集 公理:
∀
A
,
∃
B
,
∀
x
:
x
∈
B
⟺
(
∀
y
:
y
∈
A
→
x
∈
y
)
{\displaystyle \forall A,\exists B,\forall x:x\in B\iff (\forall y:y\in A\rightarrow x\in y)}
。如果
A
{\displaystyle A}
是非空集合,則我們可以使用分類公理模式 形成交集 ∩ A 為
{
x
:
∀
y
(
y
∈
A
→
x
∈
y
)
}
{\displaystyle \{x:\forall y(y\in A\rightarrow x\in y)\}}
,所以不需要單獨的交集公理。(如果
A
{\displaystyle A}
是空集 ,則嘗試如此形成
A
{\displaystyle A}
的交集為不被這些公理所允許,如果這樣的集合存在,它將包含全集 中所有的集合,而全集的概念對立於 Zermelo-Fraenkel 集合論。)
引用
Paul Halmos , Naive set theory . Princeton, NJ: D. Van Nostrand Company, 1960. Reprinted by Springer-Verlag, New York, 1974. ISBN 0-387-90092-6 (Springer-Verlag edition).
Jech, Thomas, 2003. Set Theory: The Third Millennium Edition, Revised and Expanded . Springer. ISBN 3-540-44085-2 .
Kunen, Kenneth, 1980. Set Theory: An Introduction to Independence Proofs . Elsevier. ISBN 0-444-86839-9 .