순서분석

Ordinal analysis

증명 이론에서 서수 분석은 수학 이론에 서수(종종를 셀 수 있는 서수)를 강도의 척도로 할당합니다.만약 이론들이 같은 증명 이론 순서를 가지고 있다면, 그들은 종종 등치적이고, 만약 한 이론이 다른 이론보다 더 큰 증명 이론 순서를 가지고 있다면, 그것은 종종 두 번째 이론의 일관성을 증명할 수 있습니다.

역사

순서 분석 분야는 1934년 게르하르트 겐첸이 절단 제거를 사용하여 페아노 산술의 증명 이론 순서가 ε임을 현대적인 용어로 증명하면서 형성되었습니다.Gentzen의 일관성 증명을 참조하십시오.

정의.

순서 분석은 순서 표기에 대한 진술을 할 수 있도록 산술의 충분한 부분을 해석할 수 있는 진실하고 효과적인(재귀적인) 이론에 관한 것입니다.

그러한 이론 의 증명 이론 서수 모든 서수 표기법차수 유형의 최댓값입니다(필요한 경우 재귀적,다음 절 참조) 이론이 증명할 수 있는 모든 서수 {\의 최솟값을 하십시오. 이는 클리네의 의미에서 표기 o 하며, T{\displaystyle 가 o 가 서수 표기임을 증명하는 것입니다.이와 동등하게, 이것은 α {\\alpha}(자연수의 집합)에 그것을 α {\ \로 잘 정렬하는 재귀 관계 {\displaystyle 이 존재하고 가 산술 문장의 초유의 유도를 증명하는 모든 서수 α 의 최댓값입니다. R R

서수표기호

2차 산술의 하위 시스템과 같은 일부 이론은 초미의 서수에 대한 개념이나 주장을 할 방법이 없습니다.예를 들어, Z 의 하위 시스템이 " 잘 정렬되었음을 증명"하는 것이 무엇을 의미하는지 공식화하기 위해, 우리는 대신 순서형 를 가진 순서형 표기 ( <~) 를 구성합니다 T 는 이제 다양한 트랜스피니트 유도 원리와 함께 작동할 수 있습니다 <~)A, 집합 이론 서수에 대한 추론을 대체합니다.

그러나 일부 병리학적 표기 체계는 작업하기가 예상외로 어려운 것들이 있습니다.예를 들어, Rathjen은 순서 유형 ω 가 있음에도 불구하고 PA가 일치하면 기본적으로 성립되는 원시 재귀 표기법 시스템 < ) 를 제공합니다. - PA의 순서 분석에 이러한 표기법을 포함하면 PTO ()=ω {

상한

σ \ _ -xiomatable 및 π \Pi -소리인 경우, 이론이 증명하지 못하는 재귀적 순서의 존재는 σ \ _ 경계 정리에서 잘 정렬되어 있습니다.그리고 증명 가능한 근거가 있는 순서 표기법은 사실 π - 소리에 의해 근거가 충분합니다.따라서 π 이론 서수 - σ 을 갖는 소리 이론 공리화는 항상 (계산 가능한) 재귀 서수, 즉 처치-클렌 서수 ω 1 K 보다 적을 것입니다

증명이론적 서수론을 가진 이론들이 있는 이론들

  • Q, 로빈슨 산술 (비록 그러한 약한 이론에 대한 증명 이론 순서의 정의는 수정되어야 함에도 불구하고).[citation needed]
  • PA, 이산적으로 정렬된 고리의 음이 아닌 부분의 1차 이론.

증명이론적 서수론을 가진 이론들이 있는 이론들

  • RFA, 기초 함수 연산.[3]
  • I δ, δ에 귀납법이 있는 산술은 지수화가 완전하다고 주장하는 공리 없이 예측합니다.

증명이론적 서수론을 가진 이론들이 있는 이론들

  • EFA, 기초 함수 연산.
  • I δ + exp, δ에 귀납법이 있는 산술 - 지수화가 완전하다고 주장하는 공리에 의해 증강된 예측.
  • RCA는*
    0
    역수학에서 때때로 사용되는 EFA의 2차 형태입니다.
  • 역수학에서 때때로 사용되는 EFA의 2차 형태인 WKL*
    0
    .

프리드먼의 거대한 추측은 이것을 증명 이론 순서로 하는 약한 시스템에서 많은 "보통" 수학이 증명될 수 있음을 시사합니다.

증명 theore 순서 ω을 갖는 이론(n = 2, 3, ... ω의 경우)

  • I δ 또는 EFA는 Grzegorczyk 계층 구조의 n번째 레벨 의 각 요소가 총계임을 보장하는 공리에 의해 증강됩니다.

증명이론적 서수론을 가진 이론들이 있는 이론들

증명이론적 서수론을 가진 이론들이 있는 이론들

페페르만-슈테트 서수 γ의 증명이론적 서수론

이 서수는 때때로 "예측" 이론의 상한으로 간주됩니다.

바흐만-하워드 서수의 증명이론을 가진 이론들

크리프케-플라텍 또는 CZF 집합 이론은 모든 부분 집합의 집합으로 주어진 전 거듭제곱 집합에 대한 공리가 없는 약한 집합 이론입니다.대신, 그들은 새로운 집합의 제한된 분리와 형성이라는 공리를 갖거나, 더 큰 관계에서 그것들을 잘라내는 대신 특정 기능 공간의 존재를 부여하는 경향이 있습니다.

증명이론적 서수가 더 큰 이론

수학에서 해결되지 않은 문제:

완전 이차 산술의 증명 이론 순서는 무엇입니까?[4]

  • 11- \ _ π 이해는 다소 큰 증명 이론 순서를 가지고 있으며, 이는 Takeuti가 "정규 다이어그램"의 관점에서 설명했으며, 부흐홀츠의 표에서 ψ)로 경계를 이루고 있습니다.은 또한 유한 반복 정의 인 ID < ω {\displaystyle 의 순서이기도 합니다또한 MLW, 색인화된 W-Type Setzer를 가진 Martin-Löf 유형 이론의 순서(2004).
  • ID, ω 반복 귀납적 정의 이론.그것의 증명 이론 순서는 Takeuti-Feferman-Buchholz 순서와 같습니다.
  • T, Feferman의 명시적 수학의 구성 체계는 더 큰 증명 이론 순서를 갖는데, 이는 반복 허용성이 있는 KPi, Kripke-Platek 집합 이론과 σ -+
  • 재귀적으로 접근할 수 없는 순서형을 기반으로 하는 KPi는 매우 큰 증명 이론적 순서형 ψε I+ 를 Jäger와 Pohlers의 1983년 논문에 설명했습니다. 여기서 I는 가장 접근할 수 없는 것입니다.이 서수는 또한δ δ +BI {\ \2}^{ {CA
  • KPM은 재귀적 마흘로 순서형을 기반으로 한 크립키-플라텍 집합 이론의 확장으로, Rathjen(1990)에 의해 설명된 매우 큰 증명 이론적 순서형 θ을 가지고 있습니다.
  • 마르틴-뢰프 유형 이론을 한 마흘로 우주로 확장한 MLM은 훨씬 더 큰 증명 이론적 서수 ψ(ω)을 가지고 있습니다.
  • + - 의 증명 이+ 이며 여기서 은(Rathjen 1993)로 인해 첫 번째 약한 콤팩트를 나타냅니다.
  • + ω- _ 순서는ψ ε + 1 _입니다 여기서 }은첫 번째 {\ \ _ -설명할없고X ( +; 0; ) = (\원인 (Stegert 2010).
  • {\{\ {의 증명 이 순서는 ε + 1\\ \{\mathbb Upsilon +이고 여기서 {\displaystyle 은(는 α+ {\displaystyle - 모든 에 대해 안정적인 최소 순서 +\}의 기본 유사체입니다 스타일 \ ( +; ;, ) (\원인 (Stegert 2010).

자연수의 거듭제곱 집합을 설명할 수 있는 대부분의 이론은 증명 이론 서수가 너무 커서 아직 명확한 조합 설명이 제공되지 않았습니다.여기에는 π - 완전 2차 산술( π ∞ 1- 이 포함되며 ZF 및 ZFC를 포함하는 멱집합으로 이론을 설정합니다.직관적인 ZF(IZF)의 강도는 ZF의 강도와 같습니다.

순서분석표

증명이론서수표
서수 1차산술 이차산술 크립케-플라텍 집합론 유형론 구성집합론 명시수학
-
0
0+
[1] 0 +
{PRA 1
[6]p.40
- σ -
+ + X Y존재 X
+ Y( )
X Y
- {\{ -
[2]
< - + <
[10]p.7
[10]p.7
[11]
[11]11쪽
[10]
[10]p.7p.7
+ π -- p ( )
[10]p.7
[3]
[4]
π - {\{-{ 21-
[13]
[14]
[13]
[13]
[5]
- {\{ -
[6]
+
π - \ _{- π + 21 - CA \ _ _{mathsf {- 1- C + I( m- 21 ) \_{ + \ }^{ 2 1 - C A + B R (i ml - { 2 1) {\displaystyle \ _ - 0 + ( -) ) w+ D( -) σ) - - + }
- \Pi \ - \ { [15]p.72
( -+( - - 2 [15]p.72
π + \ __{ + \ _{-_{ U - w + \ { {
δ displaystyle \ _{-_ - \_ - + ( - I ) \_{_{{- + ( - + (σ -
- \ _ - \ - +( - B ) \_{_{ + ( -) + (σ -)
[7] -
[16]38쪽
[8]
[9]
[10]
[11]
[12] [17]
[13]
[14]
[18]

열쇠

다음은 이 표에 사용된 기호 목록입니다.

  • ψ는 각 인용문에 정의된 다양한 순서 접힘 함수를 나타냅니다.
  • ψ Rathjen's 또는 Stegert's Psi를 나타냅니다.
  • φ는 베블렌의 기능을 나타냅니다.
  • ω는 첫 번째 초첨 서수를 나타냅니다.
  • ε는 엡실론 수를 나타냅니다.
  • γ는 감마 숫자를 나타냅니다(γ는 Feferman-Sütte 순서입니다).
  • ω는 셀 수 없는 서수를 나타냅니다(ω, 약칭 ω는 ω입니다).순서가 증명 이론으로 간주되기 위해서는 계산 가능성이 필요합니다.

다음은 이 표에 사용된 약어 목록입니다.

  • 1차산술
    • (가) Robinson 산술입니다.
    • - 이산적으로 정렬된 고리의 음이 아닌 부분의 1차 이론입니다.
    • (는) 기본 함수 산술입니다.
    • 은 지수화가 완전하다는 것을 주장하는공리 없이 δ-예측값으로 귀납이 제한된 산술입니다.
    • (는) 기본 함수 연산입니다.
    • + 는 지수화가 완전하다고 주장하는 공리에 해 증강된 δ-예측값으로 제한된 귀납법을 갖는 산술입니다.
    • Grzegorczyk 계층 구조의 n번째 의 각 원소가 총합임을 확인하는 공리에 의해 증강된 기초 함수 산술입니다.
    • 0 + 은(는) δ0 + {\I0}^{\이며, Grzegorczyk 계층의 n번째 레벨 의 각 요소가 총계임을 확인하는 공리로 증강됩니다.
    • {PRA(는) 원시 재귀 산술입니다.
    • 은(는) σ 예측값으로 인덕션이 제한된 산술입니다.
    • (는) Peano 산술입니다.
    • # 은(는 ν 이지만 양의 공식에 대해서만 귀납법이 있습니다.
    • 은(는) 노톤 연산자의 ν 반복 고정점으로 PA를 확장합니다.
    • ( 정확히 1차 산술 체계는 아니지만 자연수를 바탕으로 서술적 추론을 통해 얻을 수 있는 것을 포착합니다.
    • {\{\ID 의 자동 변형입니다
    • 모노톤 연산자의 고정점을 ν 반복하여 PA를 확장합니다.
    • ( ) 는 정확히 1차 산술 체계는 아니지만 ν 시간 반복 일반 귀납적 정의를 기반으로 한 서술적 추론을 통해 얻을 수 있는 것을 포착합니다.
    • ID {\ {\ {은(는U( {\ {\{U{\nu의 자동 변형입니다
    • - 는 W 타입을 기반으 ν{\의 약화된 버전입니다.
  • 이차산술
    • 역수학에서 때때로 사용되는 {\displaystyle {의 2차 형식입니다
    • 에서 사용되는 {\mathsf {의 2차 형식입니다.
    • (는) 재귀적 이해입니다.
    • 약한 K ő니그의 보조개입니다.
    • 산술 이해입니다.
    • 은(는) 0 전체 2차 유도 방식입니다.
    • 산술 트랜스피니트 재귀입니다.
    • (는) 에 전체 2차 유도 방식입니다.
    • δ - + BI +( ) {\{-는) - - + I _{(와) " - 매개 변수가 포함된 문장이 -모델 - }}}{\있습니다.
  • 크립케-플라텍 집합론
    • 무한대 공리를 갖는 크립키-플라텍 집합론입니다.
    • 은(는) ω 를 포함하는 허용 집합인 크립키-플라텍 집합 이론입니다
    • - (는) W 유형을 기반으로 {\의 약화된 버전입니다.
    • 은(는) 우주가 허용 집합의 한계임을 주장합니다.
    • - (는) W 유형을 기반으로 KPi{\{\의 약화된 버전입니다.
    • 은(는) 우주에 액세스할 수 없는 집합이라고 주장합니다.
    • 은(는) 우주가 하이퍼 액세스 불가능한 집합 및 액세스 불가능한 집합의 제한이라고 주장합니다.
    • 은(는) 우주가 말로 집합이라고 주장합니다.
    • + - 은(는) 특정 1차 반사 방식으로 증강된 입니다.
    • 는 공( 1 κ+ 로 증강된 KPi입니다
    • + "최소 하나의 재귀적 마흘로지널이 존재합니다"라는 주장으로 보강된 KPI입니다.

위첨자 0은 ∈ - 유도가 제거되었음을 나타냅니다(이론이 상당히 약함).

  • 유형론
    • {CPRC(는) 원시 재귀 구조의 허벨린-페이티 미적분입니다.
    • (는) W형이 없고 개의 우주가 있는 유형 이론입니다.
    • < 는 W형이 없고 우주가 유한하게 많은 유형 이론입니다.
    • (는) 다음 우주 연산자를 갖는 형식 이론입니다.
    • {MLS(는) W형이 없고 초우주가 있는 유형 이론입니다.
    • ( W형이 없는 유형 이론의 자기 변형입니다.
    • 하나의 우주와 아크젤의 반복 집합 유형을 갖는 유형 이론입니다.
    • 은(는) 색인화된 W-Type이 있는 형식 이론입니다.
    • W 유형과 하나의 우주를 갖는 유형 이론입니다.
    • < 은 W형과 유한 개의 우주를 갖는 유형 이론입니다.
    • ( W형의 유형 이론에 대한 자기 변형입니다.
    • (는) Mahlo 우주를 갖는 유형 이론입니다.
  • 구성집합론
    • {CZF 아크젤의 구성 집합 이론입니다.
    • + {CZF + (는) {CZF 정규 확장 공리를 더한 값입니다.
    • + {CZF + 전초차 유도 방식입니다.
    • 은(는) Mahlo 유니버스가 있는 {CZF입니다.
  • 명시수학
    • 기본 명시적 수학에 기초 이해력을 더한 것입니다.
    • + J (는) 조인 규칙입니다.
    • + (는 EM {\displaystyle {\ + 조인 공리입니다.
    • (는) Feerman 의 약한 변형입니다
    • 0+ + 여기서 은(는) 귀납 생성입니다.
    • (는) 0+ + + F 여기서 2 완전한 2차 유도 방식입니다.

참고 항목

메모들

1.^< ω < 에 대해
2.^ 무한 반복 최소 고정점을 가진 베블렌 함수 φ
3.^ Madore의 ψ에서 일반적으로 ψε + {\ \(\{\ +1로 쓸 수도 있습니다.
4.^ 부크홀츠의 ψ보다는 마도레의 ψ을 사용합니다.
5.^ Madore의 ψ에서 일반적으로ψ(ω ωε + {\ (\{\_{\로 쓸 수도 있습니다.
6.^ 는 첫 번째 재귀적으로 약하게 압축된 서수를 나타냅니다.부크홀츠의 ψ이 아닌 아라이의 ψ을 사용합니다.
7.^ 또한 - 의 증명이론 순서도 W형이 주는 약화량이 충분하지 않습니다
8.^ 은(는) 액세스할 수 없는 첫 번째 기수를 나타냅니다.부흐홀츠의 ψ 대신 예거의 ψ을 사용합니다.
9.^ L}은(는){\ - 액세스 불가능한 카디널 ω의 한계를 나타냅니다.예거의 ψ을 사용합니다.
10.^ 불가능한 카디널스 {\ \Omegaω의한계를 나타냅니다.예거의 ψ을 사용합니다.
11.^ 은 첫 번째 말로 기수를 나타냅니다.부흐홀츠의 ψ보다는 라첸의 ψ을 사용합니다.
12.^ 는 첫 번째 약한 콤팩트 기수를 나타냅니다.부흐홀츠의 ψ이 아닌 라첸의 ψ을 사용합니다.
13.^ ξ }은는) 첫 번째 π -설명할 수 없는 기수를 나타냅니다.부흐홀츠의 ψ이 아닌 슈테거의 ψ을 사용합니다.
14.^ α∀ θ < all κ - 설명할 수 없음) 및 ∀ θ< ∀ κ< Y all \displaystyle \displaystyle \for κ 은(는)θ {\displaystyle \ \displaystyle \displaystyle \displaystyle \displaystyle \displaystyle \displaystyle \displaystyle \displaystyle \displaystyle \displaystyle \displaystyle \displaystyle \displaystyle \theta } - 설명할 수 없음)-설명할 수 없는 < ' ).부흐홀츠의 ψ이 아닌 슈테거의 ψ을 사용합니다.
15.^ 은 첫 번째 말로 기수를 나타냅니다.랏젠의 ψ을 사용합니다.

인용문

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  2. ^ M. Rathjen, 질서분석의 영역 (정리 2.21)2022년 10월 3일 접속.
  3. ^ 는 기본 집합과 기본 함수를 정의하고, 이들이 자연에 대한 δ 예측과 동등함을 증명합니다.시스템의 순서 분석은 다음에서 확인할 수 있습니다.
  4. ^ M. Rathjen, 증명이론: 산술에서 집합이론(p.28)2022년 8월 14일 접속.
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  6. ^ 로봇이 곧 이 인용을 완료할 것입니다.arXiv:1411.4481 대기열이동하려면 여기를 클릭합니다.
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  14. ^ W. Buchholz, 분석의 예측적 하위시스템의 증명이론 (증명이론의 연구, 논문, 제2권(1988)
  15. ^ a b c d e f g h i j k l m n M. Rathjen, "π 11 - CA 와 δ -+ mathsf {-CA}}{\ 파트 I".2023년 9월 21일 접속.
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참고문헌