2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2  След.
 
 Аксиома выбора.
Сообщение12.12.2023, 21:42 


06/09/15
44
Народ, помогите понять (или подтвердить мою идею) проблему которую решает эта аксиома.
Насколько я понял проблема заключается вот в чем. Возьмем например доказательство существования счетного подмножества в бесконечном множестве чисел, где мы "выбираем" из бесконечного множество одно из. Я задумался: как мы это делаем? как мы выбираем? Понятно, что выбрать из конечного числа объектов не составляет проблемы, т.к. их даже можно пронумеровать и выбрать например первый объект, потом второй и т.д. . Фактически мы можем запихать их в массив объектов arr[] и пробежаться по ним. Допустим у нас есть счетное множество. Но счетное множество - это множество с фактически заданной функцией получения элемента из массива ( пусть и бесконечного). Но с действительными числами уже так не получается - это какое-то дерево бесконечной глубины, которое обойти и пронумеровать элементы никак нельзя. Насколько я понял суть этой аксиомы, она позволяет нам просто утверждать, что как-то в непустом множестве мы все же можем выбрать элемент и неважно, что способа обхода бесконечного дерева нет. Выбор ведь это по сути задание способа обхода множества.

 Профиль  
                  
 
 Re: Аксиома выбора.
Сообщение12.12.2023, 22:01 
Заслуженный участник


31/12/15
936
Попробуйте придумать практический способ выбирать число из каждого непустого множества действительных чисел. Вот интервал. Что из него выбрать? Середину? Вот объединение двух интервалов. Через некоторое время понимаешь, что это невозможно. Практически нужны некоторые слабые частные случаи аксиомы выбора, чтобы доказывать некоторые теоремы матанализа (навскидку, равносильность определения непрерывности через эпсилон-дельта и определения через пределы сходящихся последовательностей), эти частные случаи безобидны. Сильная же аксиома выбора позволила Цермело доказать теорему "всякое множество можно вполне упорядочить". Теперь попробуйте придумать способ вполне упорядочить действительные числа (это невозможно, но попробовать полезно). Какое число взять первым, какое вторым.

 Профиль  
                  
 
 Re: Аксиома выбора.
Сообщение12.12.2023, 22:01 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


26/01/14
4845
math.fi в сообщении #1622177 писал(а):
Насколько я понял суть этой аксиомы, она позволяет нам просто утверждать, что как-то в непустом множестве мы все же можем выбрать элемент
Конкретно это можно сделать и без аксиомы выбора: если $M\neq\varnothing$, то $\exists x:\,x\in M$. Это просто определение (не)пустого множества. Но да, аксиома выбора нужна для чего-то похожего, только в более сложном контексте.

Здесь важно понять, что "выбираем" - это не какое-то действие. Это просто утверждение о существовании. Раз множество непусто, значит в нём есть элементы (неважно, можем ли мы их явно указать или нет). Если есть бесконечный набор множеств, то существует и такой набор элементов, в котором есть по элементу из каждого множества (опять же, неважно, можем ли мы этот набор явно предъявить).

 Профиль  
                  
 
 Re: Аксиома выбора.
Сообщение12.12.2023, 22:03 


10/03/16
4444
Aeroport
math.fi
Если у Вас к примеру бинарное дерево бесконечной глубины, почему нельзя каждому элементу сопоставить конечную цепочку [+--+++-+--++-....], где + означает выбор правой, а - левой ветви?

 Профиль  
                  
 
 Re: Аксиома выбора.
Сообщение12.12.2023, 22:36 


06/09/15
44
george66 в сообщении #1622184 писал(а):
Попробуйте придумать практический способ выбирать число из каждого непустого множества действительных чисел. Вот интервал. Что из него выбрать? Середину? Вот объединение двух интервалов. Через некоторое время понимаешь, что это невозможно. Практически нужны некоторые слабые частные случаи аксиомы выбора, чтобы доказывать некоторые теоремы матанализа (навскидку, равносильность определения непрерывности через эпсилон-дельта и определения через пределы сходящихся последовательностей), эти частные случаи безобидны. Сильная же аксиома выбора позволила Цермело доказать теорему "всякое множество можно вполне упорядочить". Теперь попробуйте придумать способ вполне упорядочить действительные числа (это невозможно, но попробовать полезно). Какое число взять первым, какое вторым.

Я об этом в принципе и написал. Значит наше понимание проблемы совпадает. Эта аксиома фактически декларирует:
мы не можем выдать универсальную функцию/алгоритм/способ по которому мы могли бы пройтись по всем множествам ( пройтись - фактически выбрать), но мы знаем, что оно не пусто и давайте сделаем вид, что мы можем просто "войти" в это множество как в комнату с разбросанными игрушками и взять первую, которую увидим.

 Профиль  
                  
 
 Re: Аксиома выбора.
Сообщение12.12.2023, 22:39 


22/10/20
1194
george66 в сообщении #1622184 писал(а):
Практически нужны некоторые слабые частные случаи аксиомы выбора, чтобы доказывать некоторые теоремы матанализа
По-моему, можно без угрызений совести говорить, что никакого анализа без счетной аксиомы выбора нету.

 Профиль  
                  
 
 Re: Аксиома выбора.
Сообщение12.12.2023, 22:39 


06/09/15
44
ozheredov в сообщении #1622186 писал(а):
math.fi
Если у Вас к примеру бинарное дерево бесконечной глубины, почему нельзя каждому элементу сопоставить конечную цепочку [+--+++-+--++-....], где + означает выбор правой, а - левой ветви?

Ну потому что между первыми [+-....] бесконечно много элементов +-. Это дерево бесконечной глубины и оно не бинарное.

 Профиль  
                  
 
 Re: Аксиома выбора.
Сообщение13.12.2023, 01:27 
Заслуженный участник


31/12/15
936
EminentVictorians в сообщении #1622192 писал(а):
По-моему, можно без угрызений совести говорить, что никакого анализа без счетной аксиомы выбора нету.

Есть, если встать на голову. Допустим, мы хотим развивать анализ в теории множеств без аксиомы выбора и с интуиционистской логикой. Это, как ни странно, часто бывает, потому что есть "топосы" и внутри топоса мы примерно это и видим. Приходится очень хитрить, чтобы заниматься матанализом в таких условиях, разработаны способы ходьбы на голове ("бесточечная топология").

 Профиль  
                  
 
 Re: Аксиома выбора.
Сообщение13.12.2023, 01:46 


13/01/23
307
george66
извините за странный вопрос, это просто первое, что пришло в голову, когда встал вопрос "избавиться от аксиомы выбора"!
а в этих ваших бесточечных топологиях теорема Тихонова доказывается? (без AC и в IL)

 Профиль  
                  
 
 Re: Аксиома выбора.
Сообщение13.12.2023, 02:12 
Заслуженный участник


31/12/15
936
KhAl в сообщении #1622209 писал(а):
george66
извините за странный вопрос, это просто первое, что пришло в голову, когда встал вопрос "избавиться от аксиомы выбора"!
а в этих ваших бесточечных топологиях теорема Тихонова доказывается? (без AC и в IL)

Совершенно правильный вопрос. Доказывается аналог теоремы Тихонова без аксиомы выбора. Идея такая: вместо топологического пространства (например, действительных чисел) надо изучать полную решётку его открытых множеств, а вместо непрерывных функций изучать правильные отображения этих полных решёток (каждая непрерывная функция порождает операцию взятия прообраза, переводящую открытые множества в открытые, эта операция обладает хорошими свойствами -- сохраняет любые объединения и конечные пересечения). Прилагаю курс Симмонса из четырёх частей и статью Викерса, но не ждите, что это весёлое чтение.

-- 13.12.2023, 02:17 --

Остаток


Вложения:
Vickers.pdf [516.29 Кб]
Скачиваний: 345
D-FUNDTRIANGLE.pdf [906.05 Кб]
Скачиваний: 339
C-POINTSPACE.pdf [1.1 Мб]
Скачиваний: 340
B-Assembly.pdf [949.51 Кб]
Скачиваний: 339
A-Basics.pdf [1.23 Мб]
Скачиваний: 338
 Профиль  
                  
 
 Re: Аксиома выбора.
Сообщение13.12.2023, 02:22 


13/01/23
307
george66, спасибо!

 Профиль  
                  
 
 Re: Аксиома выбора.
Сообщение13.12.2023, 02:30 


22/10/20
1194
george66 в сообщении #1622205 писал(а):
Приходится очень хитрить, чтобы заниматься матанализом в таких условиях, разработаны способы ходьбы на голове ("бесточечная топология").
А не лучше вместо бесточечной топологии в этом контексте сразу говорить о категорных версиях анализа? (Например, в стиле симметрических моноидальных категорий с модальностью коалгебры или каких-нибудь других подобных).

Я понимаю все это дело примерно следующим образом.

Есть "дуальность" между обычными теориями и их категорными аналогами. Проще рассмотреть на примерах.

1)Раньше была универсальная алгебра в стиле Мальцева (логика первого порядка, сигнатуры, модели и все такое). А теперь, слава богу, есть гораздо более внятная категорная версия универсальной алгебры, где мы определяем, например, алгебраическую теорию как локально малую категорию с малыми пределами, которая очень хорошо себя ведет по отношению к некоторому контравариантному функтору из Set в нее.

2)Есть гомологическая алгебра, а есть абелевы категории, в которых выполняется добрый кусок гомологической алгебры, включающий змеевидную лемму, лемму о пяти морфизмах, $3 \times 3$ лемму и т.п.

3)Есть общая топология с элементами, а есть бесточечная топология, где вместо элементов - "обобщенные" элементы (морфизмы из терминальных объектов).

4)Есть обычная дифференциальная геометрия, а есть синтетическая.


Так вот, я понимаю так, что обычный анализ и категорный анализ находятся в таком же соотношении (понятном из примеров выше). Я имел в виду, что без счетной аксиомы выбора обычный анализ на мой взгляд мертв.

 Профиль  
                  
 
 Re: Аксиома выбора.
Сообщение13.12.2023, 05:23 
Заслуженный участник


31/12/15
936
KhAl в сообщении #1622211 писал(а):
george66, спасибо!

Вот ещё популярную книжку нашёл (тоже Викерс). Также прилагаю подробный разбор интуиционистского доказательства теоремы Цермело, который я делал на семинаре (про аксиому выбора там много интересного). Теорему Цермело, как выяснилось, можно доказать в интуиционистской логике (сюрприз). Там в начале изложен такой результат: в интуиционистской теории множеств (или достаточно сильной теории типов) из аксиомы выбора следует закон исключённого третьего. Далее, Андрюша Бауэр, основатель математики 21-го века (шутка, он всё время рекламирует HoTT как "основания математики 21-го века") получил такой прекрасный результат
https://math.andrej.com/2019/09/09/on-c ... ed-fields/
из существования полного упорядоченного поля следует закон исключённого третьего! Итого, если мы хотим работать в топосе с неклассической логикой, так гарантированно неверна аксиома выбора и гарантированно нет полного упорядоченного поля. И вот единственный подход к матанализу, который хоть как-то работает в таких условиях, это бесточечная топология. Мне она не кажется красивой, это ходьба на голове, но ничего другого работающего не придумали.


Вложения:
Zermelo.pdf [126.39 Кб]
Скачиваний: 352
(Cambridge tracts in theoretical computer science 5) Steven Vickers - Topology via logic-Cambridge University Press (1989).djvu [1.26 Мб]
Скачиваний: 337
 Профиль  
                  
 
 Re: Аксиома выбора.
Сообщение13.12.2023, 21:50 
Заслуженный участник


31/12/15
936
Да, доказательство, которое разбирали на семинаре, не моё! (на всякий случай). Автор Todd Wilson.

 Профиль  
                  
 
 Re: Аксиома выбора.
Сообщение13.12.2023, 22:18 


13/01/23
307
george66 в сообщении #1622215 писал(а):
Далее, Андрюша Бауэр, основатель математики 21-го века (шутка, он всё время рекламирует HoTT как "основания математики 21-го века") получил такой прекрасный результат
https://math.andrej.com/2019/09/09/on-c ... ed-fields/
из существования полного упорядоченного поля следует закон исключённого третьего!
это прекрасно, наверное расскажу кое-кому из знакомых матанщиков.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 26 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: Модераторы Математики, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group