순서분석
Ordinal analysis증명 이론에서 서수 분석은 수학 이론에 서수(종종 큰 수를 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 는 모든 서수 표기법의 차수 유형의 최댓값입니다(필요한 경우 재귀적,다음 절 참조) 이론이 증명할 수 있는 모든 서수 {\의 최솟값을 하십시오. 이는 클리네의 의미에서 표기 o 가 하며, 이는 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 " 가 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 의 이론 서수 - σ 을 갖는 소리 이론 공리화는 항상 (계산 가능한) 재귀 서수, 즉 처치-클렌 서수 ω 1 K 보다 적을 것입니다
예
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
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
- ATR0, 산술 트랜스피니트 재귀.
- 임의로 많은 유한 수준의 우주를 가진 마르틴-뢰프 유형 이론.
이 서수는 때때로 "예측" 이론의 상한으로 간주됩니다.
바흐만-하워드 서수의 증명이론을 가진 이론들
- ID1, 귀납적 정의의 첫 번째 이론.
- KP, 무한의 공리를 가진 Kripke-Platek 집합론.
- CZF, 아크젤의 건설적인 저멜로-프랭켈 집합론.
- 페퍼만의 명시적 수학 체계 T의0 약한 변형인 EON
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
- 11- \ _ π 이해는 다소 큰 증명 이론 순서를 가지고 있으며, 이는 Takeuti가 "정규 다이어그램"의 관점에서 설명했으며, 부흐홀츠의 표법에서 ψ(ω)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 순는 (ε + 이며 여기서 은(Rathjen 1993)로 인해 첫 번째 약한 콤팩트를 나타냅니다.
- + ω- _ 순서는ψ ε + 1 _입니다 여기서 }은첫 번째 {\ \ _ -설명할수없고X ( +; 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 \ 및 ( +; ;, ) (\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
| 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
- 이(가) Robinson 산술입니다.
- -는 이산적으로 정렬된 고리의 음이 아닌 부분의 1차 이론입니다.
- 은(는) 기본 함수 산술입니다.
- 은 지수화가 완전하다는 것을 주장하는공리 없이 δ-예측값으로 귀납이 제한된 산술입니다.
- 은(는) 기본 함수 연산입니다.
- + 는 지수화가 완전하다고 주장하는 공리에 해 증강된 δ-예측값으로 제한된 귀납법을 갖는 산술입니다.
- 는 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.
- {PRA은(는) 원시 재귀 산술입니다.
- 은(는) σ 예측값으로 인덕션이 제한된 산술입니다.
- 은(는) Peano 산술입니다.
- # 은(는 ν 이지만 양의 공식에 대해서만 귀납법이 있습니다.
- 은(는) 노톤 연산자의 ν 반복 고정점으로 PA를 확장합니다.
- ( 는 정확히 1차 산술 체계는 아니지만 자연수를 바탕으로 서술적 추론을 통해 얻을 수 있는 것을 포착합니다.
- {\{\는ID 의 자동 변형입니다
- 모노톤 연산자의 최 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 한 ν{\의 약화된 버전입니다.
- 이차산술
- 크립케-플라텍 집합론
- 은 무한대 공리를 갖는 크립키-플라텍 집합론입니다.
- 은(는) ω 를 포함하는 허용 집합인 크립키-플라텍 집합 이론입니다
- - 은(는) W 유형을 기반으로 {\의 약화된 버전입니다.
- 은(는) 우주가 허용 집합의 한계임을 주장합니다.
- - 은(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
- + 는 "최소 하나의 재귀적 마흘로지널이 존재합니다"라는 주장으로 보강된 KPI입니다.
위첨자 0은 ∈ - 유도가 제거되었음을 나타냅니다(이론이 상당히 약함).
- 유형론
- {CPRC은(는) 원시 재귀 구조의 허벨린-페이티 미적분입니다.
- 은(는) W형이 없고 의 개의 우주가 있는 유형 이론입니다.
- < 는 W형이 없고 우주가 유한하게 많은 유형 이론입니다.
- 은(는) 다음 우주 연산자를 갖는 형식 이론입니다.
- {MLS은(는) W형이 없고 초우주가 있는 유형 이론입니다.
- ( 는 W형이 없는 유형 이론의 자기 변형입니다.
- 는 하나의 우주와 아크젤의 반복 집합 유형을 갖는 유형 이론입니다.
- 은(는) 색인화된 W-Type이 있는 형식 이론입니다.
- 은 W 유형과 하나의 우주를 갖는 유형 이론입니다.
- < 은 W형과 유한 개의 우주를 갖는 유형 이론입니다.
- ( 는 W형의 유형 이론에 대한 자기 변형입니다.
- 은(는) Mahlo 우주를 갖는 유형 이론입니다.
- 구성집합론
- {CZF는 아크젤의 구성 집합 이론입니다.
- + {CZF + 은(는) {CZF에 정규 확장 공리를 더한 값입니다.
- 는 + {CZF + 에 전초차 유도 방식입니다.
- 은(는) Mahlo 유니버스가 있는 {CZF입니다.
- 명시수학
- 은 기본 명시적 수학에 기초 이해력을 더한 것입니다.
- + J 은(는) 조인 규칙입니다.
- + 은(는 EM {\displaystyle {\ + 조인 공리입니다.
- 은(는) Feerman의 의 약한 변형입니다
- 는 0+ + 여기서 은(는) 귀납 생성입니다.
- 은(는) 0+ + + F 여기서 2 는 완전한 2차 유도 방식입니다.
참고 항목
메모들
- 1.^< ω < 에 대해
- 2.^ 무한 반복 최소 고정점을 가진 베블렌 함수 φ
- 3.^ Madore의 ψ에서 일반적으로 ψ(ωε + {\ \(\{\ +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.^ ∗ 는 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.^ 는 α로∀ 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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- ^ M. Rathjen, 질서분석의 영역 (정리 2.21)2022년 10월 3일 접속.
- ^ 는 기본 집합과 기본 함수를 정의하고, 이들이 자연에 대한 δ 예측과 동등함을 증명합니다.시스템의 순서 분석은 다음에서 확인할 수 있습니다.
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- ^ D. Madore, A Zoo of Ordinals (2017, p.2).2022년 8월 12일 접속.
- ^ 로봇이 곧 이 인용을 완료할 것입니다.arXiv:1411.4481 대기열을 이동하려면 여기를 클릭합니다.
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