集合S上的一个二值测度(a two-valued measure)μ是指一个定义在S的幂集P(S)上的函数,对于每一x∈P(S),μ(x) =0或μ(x) = 1,并且使得,给定S的两两不相交的子集的任何有穷或可数的集合Σ,如果Σ的每一元素(在μ下) 的值为0,则μ(UΣ)=0。测度μ称为非不足道,如果U(S) =1,并且对于S的每一有穷子集x,μ(x)=0。集合S称为是可测的,如果存在S上的一非不足道的测度。一个集合S是不是可测的只依赖于它的基数。可测集合的基数称为可测基数(measurable cardinal)。
研究历程
波兰数学家
巴拿赫(S.Banach)和波兰数学家
库拉托夫斯基(K.Kuratowski)于1920年证明了:若则在连续统上不存在(可数可加)测度,因而,可测基数的存在性不是简单的问题。研究可测基数,肇始于1930年的巴拿赫等人。两种可测基数之间有如下关系:首先,由定义可直接可得,二值可测基数必是实值可测基数。其次,美国数学家
乌拉姆(S.M.Ulam)于1930年证明了,每个实值可测基数要么要么是二值可测基数。于是可推知,在广义连续统假设下,实值可测基数与二值可测基数相同。
利用以色列学者索洛韦(R.M.Solovay)于1971年的结果可以证明,实值可测基数κ必是弱马赫罗基数,且小于κ的弱马赫罗基数组成κ的
驻子集,乌拉姆早在1930年就证明了最小的可测基数≥最小的不可达基数。大约1960年,开斯勒(H.J.Keisler)和波兰学者
塔尔斯基(A.Tarski)引入超积方法研究可测基数,证明了最小的可测基数比最小的
不可达基数要大。另外,由于二值可测基数有树性质,于是得知,二值可测基数必是弱紧基数,若假设“存在二值可测基数”的大基数公理成立,则有如下这些关于可构造公理与广义连续统假设的结论:斯科特(D.S.Scott)于1961年用超幂方法证明了,若存在可测基数,则V≠L,即可构造公理不成立;罗伯托姆(F.Rowbottom)的下述结论更指出了大量的子集是不可构造的:若存在可测基数κ,则对每个满足ω≤λ<κ的基数λ,仅有λ个可构造子集,特别地,ω仅有可数个可构造子集;法国数学家、工程师莱维(A.Lévy)和以色列学者索洛韦于1971年用力迫法证明了,设“ZF+存在可测基数”相容,则“ZF+存在可测基数+CH”以及“ZF+存在可测基数+ᒣCH”都相容,这儿CH表示连续统假设,此定理断定,即使加上“存在可测基数”的假定,对于连续统假设的真假,ZF系统仍不能做出明确的判断。
基本介绍
可测基数(measurable cardinal)是一类重要的大基数,指利用抽象测度概念定义的基数。设κ是无穷基数,若任何基数为κ的集合A上,都存在λ可加实值测度(或λ可加2值测度),则称κ是λ-C(或λ-2)可测基数。若κ>是κ-C(或κ-2)可测基数,则称κ是实值可测(或二值可测)基数,两者合称为可测基数。
定义 设S是一无穷集,是单位闭区间,函数满足下列性质:
(i);
(ii) 如果,则有;
(iii) 对所有,有;
(iv) 如果是两两不交的,则
则称是S上的一个非平凡的、可加实值测度。其中(iii)表示其非平凡性,(iv)表示其可加(即可数可加)性。若μ只取0,1二值,则称是S上的二值测度。
设μ是S上一二值测度,令
则U是S上的非主完全的
超滤,反之,若U是S上完全的超滤。函数定义如下:
则μ又是S上的二值测度。
一般地,我们可以证明:如果μ是集S上的二值测度,则μ是κ-可加的充要条件为U是κ-完全的。
由于S上的κ-完全超滤和S上的κ-可加测度之间的这种内在联系,所以也把超滤说成为测度。
研究实值可测基数,也是大基数研究中一个子课题,这里省略。
相关性质定理
引理S上的超滤U是κ-完全的充要条件为不存在S的r<κ个部分的划分使得所有。
定义 设μ是S上一测度,集合称为μ的原子,若,并且对每一个都有或。
S上的测度是非原子的,若没有原子。
引理 若μ是κ上的非原子测度,则对任何Xκ,都存在不交的使得。
定理 如果κ是具有非平凡的测度μ的最小基数,则μ是κ-可加的(即如果是κ的两两不交的子集族,λ<κ,则)。
推论 如果κ是具有非平凡的测度,则κ是不可及的。
定理 若κ上存在κ-可加非原子的测度,则κ。
定理 如果κ上的测度μ有原子,则κ上存在二值测。
定义κ是可测基数(Measurable cardinal)的充要条件为κ>ω且κ上有二值κ-可加非平凡的测度。或者说κ可测κ上存在κ-完全的非主超滤。
推论 可测基数是不可及基数。