在公理化集合论 和使用它的逻辑 、数学 和计算机科学 分支中,并集公理 是 Zermelo-Fraenkel 集合论 的公理 之一。它声称对于任何集合
A
{\displaystyle A}
有一个集合
B
{\displaystyle B}
,
B
{\displaystyle B}
的元素正是
A
{\displaystyle A}
的元素的元素。
形式陈述
在 Zermelo-Fraenkel 公理的形式语言 中,这个公理读做:
∀
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)}
换句话说:
给定任何 集合
A
{\displaystyle A}
,有着 一个集合
B
{\displaystyle B}
使得,给定任何集合
x
{\displaystyle x}
,
x
{\displaystyle x}
是
B
{\displaystyle B}
的成员,当且仅当 有一个集合
y
{\displaystyle y}
使得
x
{\displaystyle x}
是
y
{\displaystyle y}
的成员并且
y
{\displaystyle y}
是
A
{\displaystyle A}
的成员。
解释
因此,这个公理实际上说的是,给定集合
A
{\displaystyle A}
,我们可以找到一个集合
B
{\displaystyle B}
,它的成员正是
A
{\displaystyle A}
的成员的成员。通过外延公理 可知这个集合
B
{\displaystyle B}
是唯一的,它叫做
A
{\displaystyle A}
的并集 ,并指示为
∪
A
{\displaystyle \cup A}
,所以这个公理的本质是:
一个集合的并集是一个集合。
配对公理 与并集公理一起蕴涵了对于任何两个集合,都有一个集合精确地包含了这两个集合的元素。朴素集合论 中两个集合的并集 在这里是这两个集合的配对集合的并集,比如集合
{
a
}
{\displaystyle \{a\}}
和集合
{
b
}
{\displaystyle \{b\}}
,它们的对是
{
{
a
}
,
{
b
}
}
{\displaystyle \{\{a\},\{b\}\}}
,这个对的并集是
{
a
,
b
}
{\displaystyle \{a,b\}}
。
并集公理一般被认为是无可争议的,它或它的等价命题出现在所有可替代的集合论的公理化 中。
注意没有 对应的交集 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,则我们可以使用分类公理模式 形成交集 ∩ A 为
{
x
:
∀
y
(
y
∈
A
→
x
∈
y
)
}
{\displaystyle \{x:\forall y(y\in A\rightarrow x\in y)\}}
,所以不需要单独的交集公理。(如果
A
{\displaystyle A}
是空集 ,则尝试如此形成
A
{\displaystyle A}
的交集为不被这些公理所允许,如果这样的集合存在,它将包含全集 中所有的集合,而全集的概念对立于 Zermelo-Fraenkel 集合论。)
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 .