集合論中,空集公理Zermelo-Fraenkel 集合論公理之一。

正式表述

編輯

  —  

直觀上這個公理說:

有著一個集合使得「沒有集合」是它的元素

定理 — 
 

證明
假設
 
 

那根據量詞公理(A4)

 
 

另一方面根據常用的推理性質的(M0)有

 
 

這樣就會有

 
 

這樣根據(AND)

 

因為前面的   在一開始假設裡完全被約束,所以對上式以   使用(GEN)

 

綜上所述

 

這樣根據普遍化就有

 

再以(AND)綜合空集公理,本定理就得証了。 

也就是直觀上,「空集是唯一存在的」,這樣根據函數符號與唯一性,可以在 Zermelo-Fraenkel 集合論加入新的常數符號   和以下的新公理

  —  

一般所稱的空集公理指的是 ,而不是據以定義常數符號   的原始公理 

解釋

編輯

我們可以使用外延公理來證明只有一個這樣的集合。因為它是唯一的,我們可以簡單名之為空集,並將其標記為 {} 或  。因此這個公理的本質是:

存在一個空集。

空集公理一般被認為是無可爭議的,它或它的等價命題出現在任何可替代的集合論的公理化中。

在 ZF 的某些陳述版本中,空集公理實際上在無窮公理中是重複的。換句話說,有不預設空集存在的另一種公理版本。還有,以一常量符號表示空集的話,藉此可以把其他 ZF 公理重寫成更簡潔的版本;那麼無窮公理也會用到這個符號而不要求它是空的,儘管需要空集公理來表明它實際上是空的。

而且,在那些不包含無窮集合的集合論中,空集公理仍是需要的。就是說,使用分離公理模式,聲稱任何集合存在的任何公理都蘊涵空集公理。

引用

編輯
  • Paul Halmos, Naive set theory. Princeton, NJ: D. Van Nostrand Company, 1960. Reprinted by Springer-Verlag, New York, 1974. ISBN 0-387-90092-6 (Springer-Verlag edition).
  • Jech, Thomas, 2003. Set Theory: The Third Millennium Edition, Revised and Expanded. Springer. ISBN 3-540-44085-2.
  • Kunen, Kenneth, 1980. Set Theory: An Introduction to Independence Proofs. Elsevier. ISBN 0-444-86839-9.