알레프 수: 두 판 사이의 차이

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알레프 수는 흔히 무한을 나타내는 기호인 ∞와는 다르다. 알레프는 집합의 크기를 나타내는 기호이고, ∞는 [[실수]] 직선의 극한이나 [[확장된 실수]]의 극점 등을 의미하며, [[기수 (수학)|기수]]와는 관계가 없다.
 
== 알레프-0정의 ==
 
편의상, [[체르멜로-프렝켈 집합론]] 및 [[선택 공리]]를 가정하고, [[존 폰 노이만]]의 순서수의 정의(순서수는 그보다 작은 모든 순서수의 집합)를 사용하자. 기수 <math>\kappa</math>의 '''바로 다음 기수'''({{llang|en|successor cardinal}})는 다음과 같다.
알레프-0(<math>\aleph_0</math>)은 전체 [[자연수]] 집합의 크기(농도)로, 모든 [[무한집합|무한]] [[가산집합]]의 크기는 알레프-0이다.
:<math>\kappa^+=\left|\operatorname{inf}\{\alpha\in\operatorname{Ord}\colon\kappa<|\alpha|\}\right|</math>
[[하르톡스의 정리]]에 따라 이 [[하한]]은 항상 존재한다. 여기서 부등식은 기수의 부등식이다.
 
[[순서수]] <math>\alpha</math>에 대하여, '''알레프 수''' <math>\aleph_\alpha</math>는 다음과 같이 [[초한귀납법]]으로 정의된다.
== 알레프-1 ==
* <math>\aleph_0=|\mathbb N|</math> ([[자연수]]의 [[집합의 크기]])
* <math>\aleph_{\alpha+1}=\aleph_\alpha^+</math>
* <math>\aleph_\lambda=\bigsqcup_{\alpha<\lambda}\aleph_\alpha</math> (<math>\lambda</math>는 [[극한순서수]], 기수 <math>\kappa</math>를 크기가 <math>\kappa</math>인 집합으로 간주)
 
== 성질 ==
알레프-1(<math>\aleph_1</math>)은 모든 [[가산 집합|가산]] [[순서수]]들의 집합의 크기로 정의된다. 정의에 따라 알레프-0과 알레프-1 사이에는 다른 기수가 존재하지 않으며, 따라서 알레프-1은 알레프-0 다음으로 큰 [[순서수]]가 된다.
'''알레프 수'''는 [[순서수]]의 [[고유모임]] <math>\operatorname{Ord}</math>에서 [[기수 (수학)|기수]]의 [[고유모임]] <math>\operatorname{Card}</math>으로 가는 "함수"이다. (물론, [[체르멜로-프렝켈 집합론]]에서는 [[정의역]]과 [[공역]]이 집합이 아니므로 이는 엄밀히 말해 함수가 될 수 없다.) 이는 "[[단사함수]]"이며, 그 "[[상 (수학)|상]]"은 무한 기수이다. 따라서, 모든 순서수 <math>\alpha</math>에 대하여,
:<math>\aleph_\alpha<\kappa<\aleph_{\alpha+1}</math>
인 기수 <math>\kappa</math>는 존재하지 않는다.
 
=== 연속체 가설 ===
{{참고본문|연속체 가설}}
'''일반화 연속체 가설'''에 따르면,
[[실수]] 집합의 크기, 즉 <math>2^{\aleph_0}</math>는 알레프-0보다는 큰 기수로, 알레프-1과 같거나 크다. 이때 실수 집합의 크기와 알레프-1이 같은지를 묻는 것이 [[연속체 가설]]이다, 이것은 [[체르멜로-프렝켈 집합론]] 내에서 무모순이고 다른 공리와 독립이라는 것이 증명되었다. 즉, 두 기수가 같다는 공리를 새로 도입하거나 혹은 두 기수가 다르다는 공리를 모순 없이 도입할 수가 있다.
:<math>\aleph_\alpha=\beth_\alpha</math>
가 성립한다. 여기서 <math>\beth_\alpha</math>는 [[베트 수]]이다. 이 명제는 [[선택 공리]]를 추가한 [[체르멜로-프렝켈 집합론]]에서 독립적이다 (즉, 증명하거나 반증할 수 없다). 또한, 대부분의 [[큰 기수]] 공리들을 추가해도 이는 변함이 없다. 위 가설에서 <math>\alpha=1</math>인 특수한 경우
:<math>\aleph_1=2^{\aleph_0}</math>
는 '''[[연속체 가설]]'''이라고 불리며, 역시 [[선택 공리]]를 추가한 [[체르멜로-프렝켈 집합론]] 및 [[큰 기수]] 공리들에 대하여 독립적이다.
 
== 예 ==
=== ℵ<sub>0</sub> ===
<math>\aleph_0</math>은 [[가산 집합|가산]] [[무한 집합]]의 [[집합의 크기|크기]]이다. 예를 들어, [[자연수]]의 집합 <math>\mathbb N</math>, [[정수]]의 집합 <math>\mathbb Z</math>, [[유리수]]의 집합 <math>\mathbb Q</math> 등이 이 크기이다.
:<math>\aleph_0=|\mathbb N|=|\mathbb Z|=|\mathbb Q|</math>
 
== ℵ<sub>1</sub> ==
<math>\aleph_1</math>은 가장 작은 비가산 기수이다. 이는 모든 가산 [[순서수]]들의 [[집합의 크기]]이다. [[선택 공리]]를 추가한 [[체르멜로-프렝켈 집합론]]에서는 [[연속체 가설]]이 독립적이므로, 실제로 크기가 <math>\aleph_1</math>이라고 증명할 수 있는 집합들은 그리 많지 않다.
 
== ℵ<sub>ω</sub> ==
<math>\omega</math>가 가장 작은 무한 [[순서수]]라고 하자. <math>\aleph_\omega</math>는 <math>\{\aleph_n\colon n\in\mathbb N\}</math>의 [[상한]]이다. 또한, 이는 [[선택 공리]]를 추가한 [[체르멜로-프렝켈 집합론]]에서
:<math>2^{\aleph_0}<\kappa</math>
임을 증명할 수 있는 가장 작은 기수 <math>\kappa</math>이다.
 
== 참고 문헌 ==
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| publisher = Virginia Commonwealth University
| isbn = 978-0-9824062-4-3 | 언어고리=en }}
 
== 바깥 고리 ==
* {{eom|title=Aleph}}
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* {{매스월드|id=Aleph|title=Aleph}}
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== 같이 보기 ==