Булеан




Булеан (степень множества, показательное множество, множество частей) — множество всех подмножеств данного множества A{displaystyle A}A, обозначается P(A){displaystyle {mathcal {P}}(A)}{mathcal  P}(A) или 2A{displaystyle 2^{A}}2^A (так как оно соответствует множеству отображений из A{displaystyle A}A в {0,1}{displaystyle {0,1}}{displaystyle {0,1}}).


Если два множества равномощны, то равномощны и их булеаны. Обратное утверждение (то есть инъективность операции κ{displaystyle kappa mapsto 2^{kappa }}kappa mapsto 2^{kappa } для кардиналов) является независимым от ZFC.


В категории множеств можно снабдить функцию P{displaystyle {mathcal {P}}}{mathcal {P}} структурой ковариантного или контравариантного функтора следующим образом:



  • ковариантный функтор отображает функцию f:A→B{displaystyle fcolon Ato B}fcolon Ato B в функцию Pf:PA→PB{displaystyle {mathcal {P}}fcolon {mathcal {P}}Ato {mathcal {P}}B}{mathcal  {P}}fcolon {mathcal  {P}}Ato {mathcal  {P}}B такую, что она отображает X{displaystyle X}X в образ X{displaystyle X}X относительно f{displaystyle f}f;

  • контравариантный функтор отображает функцию f:A→B{displaystyle fcolon Ato B}fcolon Ato B в Pf:PB→PA{displaystyle {mathcal {P}}fcolon {mathcal {P}}Bto {mathcal {P}}A}{mathcal  {P}}fcolon {mathcal  {P}}Bto {mathcal  {P}}A такую, что она отображает X{displaystyle X}X в полный прообраз X{displaystyle X}X относительно f{displaystyle f}f.


Открытая математическая проблема: cуществуют ли такие бесконечные множества A{displaystyle A}A и B{displaystyle B}B, что мощность множества A{displaystyle A}A меньше мощности множества B{displaystyle B}B и мощность множества B{displaystyle B}B меньше мощности множества всех подмножеств множества A{displaystyle A}A: |A|<|B|<|2A|{displaystyle |A|<|B|<|2^{A}|}{displaystyle |A|<|B|<|2^{A}|} ?[1]




Содержание






  • 1 Мощность конечного булеана


  • 2 См. также


  • 3 Примечания


  • 4 Литература





Мощность конечного булеана |


Справедливо следующее утверждение: число подмножеств конечного множества, состоящего из n{displaystyle n}n элементов, равно 2n{displaystyle 2^{n}}2^{n}. Результат доказывается методом математической индукции. В базе, у пустого множества {displaystyle varnothing }varnothing (n=0{displaystyle n=0}n=0) только одно подмножество — оно само, и 20=1{displaystyle 2^{0}=1}2^{0}=1. На шаге индукции утверждение считается установленным для множеств мощности n{displaystyle n}n и рассматривается произвольное множество M{displaystyle M}M с кардинальным числом n+1{displaystyle n+1}n+1; зафиксировав некоторый элемент a0∈M{displaystyle a_{0}in M}a_{0}in M, подмножества множества M{displaystyle M}M разделяются на два семейства:




  1. M1{displaystyle M_{1}}M_{1}, содержащие a0{displaystyle a_{0}}a_{0},


  2. M2{displaystyle M_{2}}M_{2}, не содержащие a0{displaystyle a_{0}}a_{0}, то есть являющиеся подмножествами множества M∖{a0}{displaystyle Msetminus {a_{0}}}Msetminus {a_{0}}.


Подмножеств второго типа по предположению индукции 2n{displaystyle 2^{n}}2^{n}, подмножеств первого типа ровно столько же, так как подмножество такого типа получается из некоторого и притом единственного подмножества второго типа добавлением элемента a0{displaystyle a_{0}}a_{0} и, следовательно:



2M=M1⋃M2{displaystyle 2^{M}=M_{1}bigcup M_{2}}2^{M}=M_{1}bigcup M_{2} и M1⋂M2=∅{displaystyle M_{1}bigcap M_{2}=varnothing }M_{1}bigcap M_{2}=varnothing .

По индукционному предположению |M1|=2n{displaystyle left|M_{1}right|=2^{n}}left|M_{1}right|=2^{n} и |M2|=2n{displaystyle left|M_{2}right|=2^{n}}left|M_{2}right|=2^{n}, то есть:



|2M|=|M1|+|M2|=2n+2n=2n+1=2|M|{displaystyle left|2^{M}right|=left|M_{1}right|+left|M_{2}right|=2^{n}+2^{n}=2^{n+1}=2^{left|Mright|}}left|2^{M}right|=left|M_{1}right|+left|M_{2}right|=2^{n}+2^{n}=2^{{n+1}}=2^{left|Mright|}.


См. также |



  • Аксиома булеана

  • Теорема Кантора

  • Континуум-гипотеза



Примечания |





  1. Брудно, 1971, с. 34.




Литература |


  • Брудно А. Л. Теория функций действительного переменного. — М.: Наука, 1971. — 119 с.







Popular posts from this blog

Михайлов, Христо

Гороховецкий артиллерийский полигон

Центральная группа войск