現代數學基礎:集合論---序

現代數學基礎:集合論---序

集合論的任務就是以最為簡單的方式來研究數、序和函數等基本概念,並藉此建立整個算術和分析的邏輯基礎。集合論已經成為現代數學的基礎。

如果說歐幾里得幾何體系,或者後來的希爾伯特幾何公理化體系是為了更好地研究“圖形和圖形關係”,那麼,集合論公理化系統則是為了更好地研究“數量和數量關係”。

集合是由元素唯一確定的,元素與集合之間存在屬於關係。在數學教學,特別是在中學數學的教學過程中,應當先用一些例子從各個角度對集合建立直觀認識,在直觀認識的基礎上抽象出上面談到的,建立集合必須確認的兩個最少條件,然後再進行符號抽象。

現在通用的集合論公理化系統的基礎是策梅羅1908年給出的,後經弗蘭克爾少量修改,人們稱這個集合論公理化系統為ZF系統。

在ZF系統中,選擇公理是不能忽視的,不接受選擇公理會使數學家們舉步維艱,許多需要選擇公理才可能證明的定理,已經成為現代分析學、拓撲學、抽象代數、超限數理論以及其他一些相關研究領域的基礎性定理。但是,沒有選擇公理的ZF系統也是成立的。

集合論之所以能夠成為現代數學的基礎,是因為現代數學從有限走向無限、從定量走向變量、從四則運算走向極限運算,這就不能不涉及對於包括實數在內的無窮量的定義和性質研究,而這些恰恰是集合論的核心內容。

在前面的討論中,我們已經在很多場合涉及集合的概念,並且利用集合的語言來論證問題,我們可以體會到,利用集合的語言來論證問題是非常方便的。在這一講,我們將集中討論集合的含義、性質,討論集合論公理系統,以及與這些內容有關的一些問題。如果說歐幾里得幾何體系,或者後來的希爾伯特幾何公理化體系是為了更好地研究“圖形和圖形關係”,那麼,這一講將要討論的集合論公理化系統則是為了更好地研究“數量和數量關係”。但是,與幾何公理體系不同的是,集合論本身的研究也成為了數學的一個研究領域,這是因為抽象了的“數”遠遠要比抽象了的“圖”更加便捷,更具有一般性,因而問題的研究也更加深刻,正如我們在《統計學的發展》中所說,“數”特別是“數據”幾乎可以成為任何信息的載體。


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