Aksjomat wyboru, pewnik wyboru, AC (od ang. axiom of choice) – aksjomat teorii mnogości gwarantujący istnienie zbioru zawierającego dokładnie po jednym elemencie z każdego zbioru należącego do danej rodziny niepustych zbiorów rozłącznych.
Postulowany zbiór jest nazywany selektorem[potrzebny przypis].
Aksjomat AC jest niezależny od powszechnie przyjmowanych aksjomatów Zermela-Fraenkla (ZF). Teorie mnogości oparte o aksjomaty ZF oraz aksjomat AC oznacza się zwykle skrótem ZFC. Można również rozważać teorie mnogości oparte na ZF, w których przyjęto negacjęAC.
Większość matematyków uznaje i stosuje AC, jednak w dowodach twierdzeń zazwyczaj wyraźnie zaznacza się, gdy zakłada się AC. Dowody te nazywa się nieefektywnymi; zwykle są one także niekonstruktywne, gdy mówią jedynie o istnieniu danego obiektu, jednak nie wskazują go (nie podają konstrukcji; por. intuicjonizm).
W przypadku rodzin zbiorów skończonych aksjomat wyboru jest trywialny (tzn. wynika z innych aksjomatów). W przypadku rodzin zbiorów nieskończonych aksjomat AC również wydaje się intuicyjny, jednak jego konsekwencje bywają zaskakujące. Na przykład Stefan Banach i Alfred Tarski korzystając z AC udowodnili twierdzenie o paradoksalnym rozkładzie kuli (kulę z trójwymiarowej przestrzeni euklidesowej można rozłożyć na sześć części, a następnie z tych części można złożyć, korzystając wyłącznie z obrotów i przesunięć, dwie kule identyczne jak kula wyjściowa).
Definicja formalna
Aksjomat wyboru podawany jest zwykle w następującej postaci:
Dla każdej rodziny niepustych zbiorów rozłącznych istnieje zbiór (tzw. selektor), do którego należy dokładnie po jednym elemencie z każdego ze zbiorów należących do rodziny
Twierdzenia równoważne
Wśród ważnych twierdzeń równoważnych aksjomatowi wyboru można wymienić następujące wyniki teorii mnogości:
twierdzenie Tarskiego: Iloczyn kartezjański dowolnej rodziny zbiorów niepustych jest niepusty. Elementami iloczynu kartezjańskiego rodziny niepustych zbiorów są wszystkie funkcje spełniające warunek dla każdego gdzie jest ustalonym zbiorem indeksów. Teza twierdzenia Tarskiego brzmi: istnieje chociaż jedna taka funkcja
twierdzenie Königa: Jeśli dla dowolnych liczb kardynalnych spełniona jest nierówność to gdzie przebiega zbiór indeksów
lemat Teichmüllera-Tukeya: Niech będzie własnością skończonego typu, mogącą przysługiwać podzbiorom pewnego zbioru każdy podzbiór tego zbioru mający wspomnianą własność jest zawarty w maksymalnym (ze względu na zawieranie) podzbiorze mającym własność
Czasami matematycy asekurując się przed paradoksalnymi następstwami zakładania aksjomatu wyboru ograniczają się do jego słabszych, nierównoważnych wersji. W wielu zastosowaniach są one wystarczające i, nierzadko, wygodniejsze. Część z nich jest podobna do samego aksjomatu wyboru: niektóre ograniczają tylko rozważane rodziny niepustych zbiorów, np. do skończonych (ACF), inne zakładają z kolei, że funkcja wyboru wybiera podzbiór każdego danego niepustego zbioru zamiast elementu.
Zasada wyboru (SP od ang. selection principle)
Dla każdego zbioru istnieje funkcja przyporządkowująca każdemu, co najmniej dwuelementowemu podzbiorowi zbioru pewien niepusty, właściwy podzbiór zbioru
Aksjomat wyboru dla zbiorów dających się dobrze uporządkować (ACWO, od ang. axiom of choice for well orderable sets)
Dla każdego zbioru istnieje funkcja przyporządkowująca dokładnie jeden element każdemu niepustemu podzbiorowi zbioru dającemu się dobrze uporządkować.
Aksjomat wyboru dla zbiorów skończonych (ACF, od ang. axiom of choice for finite sets)
Dla każdego zbioru istnieje funkcja przyporządkowująca dokładnie jeden element każdemu niepustemu, skończonemu podzbiorowi zbioru
Aksjomat wyboru dla zbiorów n-elementowych (Cn, od ang. axiom of choice for finite sets of n elements)
Dla każdego zbioru istnieje funkcja wybierająca po jednym elemencie z każdego -elementowego podzbioru zbioru
Przeliczalny aksjomat wyboru (CAC, od ang. countable axiom of choice, albo ACω)
Dla każdej przeliczalnej rodziny zbiorów istnieje funkcja wyboru.
Inne wersje wynikają z aksjomatu wyboru, ale mają całkowicie od niego odmienną postać:
aksjomat liniowego uporządkowania (OP, od ang. ordering principle)
Aksjomat wyboru (często w postaci lematu Kuratowskiego-Zorna) pojawia się w dowodach różnych wyników spoza teorii mnogości, choć często potrzebna jest jedynie jego słabsza wersja, na przykład:
Omar De La Cruz, Carlos Augusto Di Prisco: Weak Forms of the Axiom of Choice and Partitions of Infinite Sets. Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 1998. DOI: 10.1007/978-94-015-8988-8_4.brak strony w książce
Thomas Jech: The Axiom of Choice. Amsterdam: North Holland, 1973.brak strony w książce
This article uses material from the Wikipedia Polski article Aksjomat wyboru, which is released under the Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 license ("CC BY-SA 3.0"); additional terms may apply (view authors). Treść udostępniana na licencji CC BY-SA 4.0, jeśli nie podano inaczej. Images, videos and audio are available under their respective licenses. ®Wikipedia is a registered trademark of the Wiki Foundation, Inc. Wiki Polski (DUHOCTRUNGQUOC.VN) is an independent company and has no affiliation with Wiki Foundation.