ᗄy∃zᗄx(x∈z↔x∈y∧P(x)),其中P(x)为ZF形式语言中的任一公式。这个公理说明:“给定任何集合y,有着一个集合z.使得给定任何集合x.有x是z的成员当且仅当x是y的成员并且P(x)对于x成立。”注意对于所有这种谓词P都有一个公理.所以这是个公理模式。
定义
若x为
集合,则存在集合y,使得对任意x的子集z,有z∈y。
详细介绍
子集公理的意思是:对于一个已经存在的
集合C,可以将其中所有具有性质ψ(x)的元素汇集在一起构成一个新的集合B.显然,集合B是集合C的子集,子集公理由此得名.
子集公理模式是ZF集合论中公理模式之一,它也叫作分类公理模式、
分离公理模式、受限概括公理模式.或简称概括公理模式。理解这个公理模式,要注意集合z必须是y的子集。所以,这个公理模式实际上说的是.给定集合y和谓词P.我们可以找到y的
子集z,它的成员完全是满足P的y的成员。通过外延公理可知.这个集合是唯一的。通常使用集合建造符号把它指示为{x∈y I P(x)}。所以这个公理的本质是:一个集合的通过一个谓词定义的所有子类自身是一个集合。
无限制的概括公理是说:
∃zᗄx(x∈z↔P(x))。
这个公理表明:存在着一个集合z,它的成员完全是满足谓词P的那些对象。集合z再次是唯一的,并通常记为{x丨P(x)}。在采纳严格公理化之前,这个公理模式默认地用在早年的
朴素集合论中。不幸的是,通过采用P(x)为x∉z.它直接导致了
罗素悖论。所以,有用的集合论的公理化不使用无限制概括,至少不和经典逻辑公理集合证一起使用。只接受
子集公理模式是公理化集合论的开端。多数其他
ZF公理系统(不包括外延公理或基础公理)都包含一个可以替代概括公理的公理;并且.每个这样公理都声称一个特定集合存在,并通过给出它的成员必须满足的谓词来定义这个集合。
在贝尔奈斯一哥德尔的集合论中.集合和类之间有着区分。一个类T是集合,当且仅当它属于某个类y。在这个理沦中,有一个定理模式读做:
∃xᗄz(z∈x↔(P(x)∧∃y,z∈y),定义set(x)↔y,x∈y之后,它可以简写为
∃xᗄz(z∈x↔(P(x)∧set(z)))。这个公理说明:有一个类x使得任何类z是x的成员,当且仅当z是满足P的一个集合。这个定理模式自身是受限的概括,避免了罗素悖论,因为它要求z是一个集合。接着把集合自身的分类写为单一的公理:ᗄxᗄz,set(y)→∃z,set(z)∧ᗄu(u∈z↔u∈y∧u)。
就是说:给定任何类x和任何集合y.有一个集合z,它的成员完全是x和y二者共有的成员。这说明类x和集合y的交集自身是一个集合z。在这个公理中,谓词P被替代为可量化在其上的类x。
在
蒯因( Wilard van Orman Quine)所开创的
新基础集合论中,给定谓词的概括公理采用无限制形式,但是对可以用于这个模式的谓词自身是有限制的。谓词(x∉x)是禁止的,因为同一个符号x出现于成员关系符号的两端(因而有不同的“相对类型”),从而避免了罗素悖论。但是,采用P(x)为(x=x)是允许的,我们可以形成所有集合的集合。
与概括原则
子集公理和
概括原则的联系,它们之间的区别在于一个是不加任何限制地将所有具有性质ψ(x)的对象汇集为一个集合,一个是将一个已经存在的集合中具有性质ψ(x)的对象汇集为一个集合.所以,可以认为,子集公理是对概括原则的一个限制。
与空集公理
空集公理的意思是:存在没有任何元素的集合.
公理集合论ZFC中的公理不具有独立性,即并非都是不可缺少的.有了子集公理实际上我们可以证明空集公理.因为,根据定理可知,集合是存在的,那么我们可以任意取定一个集合A,然后使用x≠x作为性质ψ(x),那么根据子集公理有:
∃Bᗄx(x∉B↔x∈A∧x≠x),
由此可得:
∃Bᗄx(x∉B).
但是为了方便,人们仍然将空集公理作为公理使用.
相关定理
一般来说,只有研究的对象存在,这种研究才有意义.
定理1∃x(x=x).
这是一条逻辑定理.它断定了集合对象的存在.在公理集合论ZFC的论域中只有集合,除了集合没有别的研究对象.
定理2 存在一个唯一的集合没有任何元素.