Кіріспе

Математикада, A жиыны Дедекинд шексіз (неміс математигі Ричард Дедекиндтің есімімен аталған) болып табылады, егер A-ның дұрыс қосалқы жиыны B, A жиынымен тең қуатты болса. Яғни, A-дан B-ның дұрыс қосалқы жиынына биекциялық функция бар. Егер жинақ Дедекинд шексіз болмаса, онда ол Дедекинд шекті болады (яғни, мұндай биекция жоқ). 1888 жылы Дедекинд ұсынған Дедекинд шексіздігі – табиғи сандардың анықтамасына тәуелді емес «шексіз» ұғымының алғашқы анықтамасы. Мысалы, табиғи сандар жиыны қарапайым мысал болып табылады. Галилей парадоксынан, әрбір табиғи сан n-ді оның квадратына n² сәйкестендіретін биекция бар. Квадраттар жиыны табиғи сандар жиынының дұрыс қосалқы жиыны болғандықтан, табиғи сандар жиыны Дедекинд шексіз. Математиканың негіздеріндегі дағдарыс жинақтар теориясын мұқият қарастыру қажеттілігін көрсеткенге дейін, көптеген математиктер жинақтың шексіз болуын, оның Дедекинд шексіз болуымен тең деп есептеген. ХХ ғасырдың басында, қазіргі таңда аксиоматикалық жинақтар теориясының ең көп қолданылатын түрі – Зермело-Франкель жинақтар теориясы, Рассел парадоксы сияқты парадокстардан бос жинақтар теориясын құру үшін аксиоматикалық жүйе ретінде ұсынылды. Зермело-Франкель жинақтар теориясының аксиомаларын және бастапқыда қатты дау тудырған таңдау аксиомасын (ZFC) қолдана отырып, жинақтың Дедекинд шекті екенін, оның дәстүрлі мағынада шекті болған жағдайда ғана көрсетуге болады. Дегенмен, таңдау аксиомасы жоқ Зермело-Франкель жинақтар теориясының (ZF) моделі бар, онда шексіз, Дедекинд шекті жинақ бар. Бұл ZF аксиомаларының кез келген Дедекинд шекті жинақтың шекті екенін дәлелдеуге жеткілікті күшті емес екенін көрсетеді. Дедекиндтің таңдау аксиомасына тәуелді емес, жинақтың шектілігі мен шексіздігінің анықтамалары да бар. Бұл ұғыммен байланысты Дедекинд шекті сақинасы да бар.

шексіз жиынның әдеттегі анықтамасымен салыстыру

"Шексіз жиынның" осы анықтамасын қалыпты анықтамамен салыстыру керек: A жиыны шекті ординалмен, яғни қандай да бір натурал сан n үшін түріндегі жиынмен биекцияға келтірілмейді. Шексіз жиын – бұл биекция тұрғысынан "шексіз емес" жиын. 19 ғасырдың соңғы жартысында көптеген математиктер жиынның шексіздігін тек қана Дедикин шексіздігімен теңестірген. Дегенмен, бұл эквиваленттілікті таңдау аксиомасы (AC) (әдетте "ZF" деп белгіленеді) болмаса, Цермело-Френкел жиын теориясының аксиомаларымен дәлелдеу мүмкін емес. Эквиваленттілікті дәлелдеу үшін AC-ның толық күші қажет емес; шындығында, екі анықтаманың эквиваленттілігі саналатын таңдау аксиомасынан (CC) әлдеқайда әлсіз. (Төмендегі сілтемелерді қараңыз.)

Тарих

Терминнің атауы неміс математигі Ричард Дедекиндтің есімімен аталған, ол осы анықтаманы алғаш рет нақты түрде ұсынған. Бұл анықтаманың "шексіз" ұғымын табиғи сандардың анықтамасына сүйенбей тұңғыш рет бергені ерекше (егер Пуанкареге еріп, сан ұғымын тіпті жиын ұғымынан бұрынғы деп қарастырмаса). Мұндай анықтама Бернард Болцаноға белгілі болғанмен, ол 1819 жылы Прага университетінен саяси қуғынға ұшырағандықтан, өз жұмысын тек ең нашар журналдарда ғана жариялай алмайды. Сонымен қатар, Болцаноның анықтамасы екі шексіз жиын арасындағы қатынасты сипаттаған, ал шексіз жиынның өзінің анықтамасы емес. Ұзақ уақыт бойы көптеген математиктер шексіз жиын мен Дедекинд шексіз жиын ұғымдары арасында ешқандай айырмашылық болуы мүмкін деген ойға келмеген. Шындығында, бұл айырмашылық Эрнст Цермело AC аксиомасын нақты формулировкалағаннан кейін ғана толыққанды түсінілді. Дедекиндтік шексіз жиындардың болуын 1912 жылы Бертран Рассел мен Альфред Норт Уайтхед зерттеді; бұл жиындар бастапқыда аралық кардиналдар немесе Дедекинд кардиналдары деп аталды. Математикалық қауымдастықта таңдау аксиомасының кеңінен қабылдануымен, шексіз және Дедекинд шексіз жиындарына қатысты осы мәселелер көптеген математиктер үшін маңыздылығын жоғалтты. Алайда, Дедекинд шексіз жиындарын зерттеу шекті мен шексіз арасындағы шекараны анықтауда және AC тарихында маңызды рөл атқарды.

Таңдау аксиомасының байланысы

Барлық шексіз жақсы реттелген жиын Дедекинд шексіз болғандықтан, ал AC жақсы реттелген теоремамен тең, яғни әрбір жиын жақсы реттелген болуы мүмкін, осылайша, жалпы AC әрбір шексіз жиынның Дедекинд шексіз екенін көрсетеді. Дегенмен, екі анықтаманың теңдігі AC-нің толық күшінен әлдеқайда әлсіз. Атап айтқанда, ZF моделі бар, онда шексіз жиын бар, бірақ оның санаулы шексіз ішкі жиыны жоқ. Сондықтан, бұл модельде шексіз, Дедекинд шекті жиын бар. Жоғарыда айтылғандай, мұндай жиын осы модельде жақсы реттелмейді. Егер біз CC аксиомасын (яғни ACω) қабылдасақ, онда әрбір шексіз жиын Дедекинд шексіз болады. Алайда, осы екі анықтаманың теңдігі тіпті CC-ге қарағанда да әлсіз. Нақтырақ айтқанда, ZF моделі бар, онда әрбір шексіз жиын Дедекинд шексіз, бірақ CC орындалмайды (ZF-тің тұрақтылығын ескере отырып).

Жалпылау

Категориялық теориялық терминдермен айтылғанда, егер жиындар санатындағы әрбір f: A → A мономорфизмі изоморфизм болса, A жиыны Дедекинд шекті болып табылады. Фон Нейманның тұрақты R сақинасы (сол немесе оң) R-модульдер санатында ұқсас қасиетке ие, яғни R-де 1=xy=1 болса, онда 1=yx=1 болады. Көбірек айтқанда, Дедекинд шекті сақина – бұл соңғы шартты қанағаттандыратын кез келген сақина. Ескеріңіз, сақинаның негізгі жиыны Дедекинд шексіз болса да, сақина Дедекинд шекті болуы мүмкін, мысалы, бүтін сандар.