Кіріспе
Логикалық теориялардың модельдерінің болуы және кардиналдығы Математикалық логикада Лёвенхайм-Школем теоремасы – Леопольд Лёвенхайм және Торальф Школемнің есімдерімен аталатын модельдердің болуы және кардиналдығы туралы теорема. Нақты тұжырымдамасы төменде келтірілген. Ол егер саналатын бірінші реттік теорияның шексіз моделі болса, онда кез келген шексіз кардинал сан κ үшін оның κ өлшемді моделі болады, ал шексіз моделі бар бірінші реттік теорияның изоморфизмге дейін бірегей моделі болмайды. Салдарынан, бірінші реттік теориялар өздерінің шексіз модельдерінің кардиналдығын бақылай алмайды. (Төменге қарай) Лёвенхайм-Школем теоремасы – Линдстрем теоремасында бірінші реттік логиканы сипаттау үшін қолданылатын, компакттылық теоремасымен бірге екі маңызды қасиеттің бірі. Жалпы алғанда, Лёвенхайм-Школем теоремасы екінші реттік логика сияқты күшті логикаларда қолданылмайды.
In mathematical logic, the Löwenheim–Skolem theorem is a theorem on the existence and cardinality of models, named after Leopold Löwenheim and Thoralf Skolem. The precise formulation is given below. It implies that if a countable first order theory has an infinite model, then for every infinite cardinal number κ it has a model of size κ, and that no first order theory with an infinite model can have a unique model up to isomorphism. As a consequence, first order theories are unable to control the cardinality of their infinite models. The (downward) Löwenheim–Skolem theorem is one of the two key properties, along with the compactness theorem, that are used in Lindström's theorem to characterize first order logic. In general, the Löwenheim–Skolem theorem does not hold in stronger logics such as second order logic.
Талқылау
Төменде қолтаңбалар мен құрылымдардың жалпы ұғымын толықтай түсіндіреміз.
Қолтаңбалар
Қолтаңба функция символдарының жиынтығы Sfunc, қатынас символдарының жиынтығы Srel және функциялар мен қатынас символдарының артықтығын көрсететін функциядан тұрады. (Аргументі жоқ функция символы тұрақты символ деп аталады.) Бірінші реттік логика контекстінде қолтаңба кейде "тіл" деп аталады. Егер оның құрамындағы функция және қатынас символдарының жиынтығы саналатын болса, онда ол саналатын болады, ал жалпы алғанда қолтаңбаның кардиналдығы – оның құрамындағы барлық символдар жиынтығының кардиналдығымен анықталады. Бірінші реттік теория – бұл белгілі бір қолтаңба және сол қолтаңбадағы сөйлемдердің (еркін айнымалылары жоқ формулалардың) белгілі бір жиынтығынан тұрады. Теориялар көбінесе теорияны құратын аксиомалар тізімі арқылы немесе берілген құрылым арқылы, сондай-ақ осы құрылыммен шындыққа сәйкес келетін сөйлемдер жиынтығы ретінде беріледі.
Салдарлар
Кіріспеде берілген мәлімдеме теорияның шексіз моделі ретінде M-ді қарастыру арқылы тікелей туындайды. Теореманың жоғары бөлігінің дәлелі сонымен қатар, кез келген үлкен шекті модельдері бар теорияның шексіз моделі болуы керек екенін көрсетеді; кейде бұл теореманың бір бөлігі деп есептеледі.
Жоғары жақ
Біріншіден, M-нің әрбір элементі үшін жаңа тұрақты символ қосу арқылы қолтаңба кеңейтіледі. Кеңейтілген σ' қолтаңбасы үшін M-нің толық теориясы M-нің элементарлық диаграммасы деп аталады. Келесі қадамда қолтаңбаға κ санындағы жаңа тұрақты символдар қосылады және M-нің элементарлық диаграммасына кез келген екі түрлі жаңа тұрақты символдар c және c' үшін c ≠ c' сөйлемдері қосылады. Компакттылық теоремасын қолдану арқылы, нәтижедегі теорияның дәйекті екенін көру оңай. Оның модельдерінің кардиналдылығы кем дегенде κ болуы керек болғандықтан, осы теореманың төменгі бөлігі дәл κ кардиналдылығы бар N моделінің бар екенін кепілдейді. Ол M-нің элементарлық субструктура ретінде изоморфты көшірмесін қамтиды.
Басқа логика бойынша
(Классикалық) Лёвенхайм-Сколем теоремасы бірінші реттік логикамен тығыз байланысты болғанымен, басқа логикалар үшін де нұсқалары бар. Мысалы, екінші реттік логикадағы әрбір дәйекті теорияның бірінші суперкомпакт кардиналынан кіші модельі болады (егер мұндай кардинал болса). Логикада (төменге қарай) Лёвенхайм-Сколем типіндегі теорема қолданылатын ең кіші өлшем Лёвенхайм саны деп аталады және бұл логиканың күшін сипаттау үшін қолданылуы мүмкін. Сонымен қатар, егер бірінші реттік логикадан асып кетсек, үш нәрсенің бірінен бас тартуға шарасызбыз: саналатын компакттылық, төменге қарайғы Лёвенхайм-Сколем теоремасы немесе абстракт логиканың қасиеттері.