女の人のところへ来たドラえもん

21歳の女の人と43歳の男の人が意気投合し、社会の矛盾に科学的に挑戦していく過程です。                    ブログの先頭に戻るには、表題のロゴをクリックして下さい。                                   数式の変形。必ずひと言、添えてよ。それを守ってくれたら、今後も数学に付き合ってあげる。

超実数そして実数(その18)

 現在2023年4月2日14時03分である。(この投稿は、ほぼ2845文字)

麻友「昨日は、あれ、冗談だったの?」

若菜「数学で、分からなかったところが、お母さんに説明していたら、分かったって」

私「4月馬鹿ではなく、本当に、あのブログ記事、書いてて、分かったんだ」

結弦「お父さん。普段は、全力出してないの?」

私「麻友さんへの説明は、全力を超える力で、やっているってことだよ」

麻友「私が、太郎さんの役に立ったのなら、嬉しいプレゼントだったわ」


若菜「一昨昨日(さきおととい)から、証明が延び延びになっていた、命題がありましたが」

私「少し、真面目に進めよう。


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 1.1.8 命題

 {I} 上のフィルター {\mathscr{F}} に関するつぎの四条件は同値である:

a) {\mathscr{F}} は超フィルターである.

b) {I} の任意の部分集合 {A} に対し,{A \in \mathscr{F}} または {I-A \in \mathscr{F}}

c) {A,B \subset I, A\cup B \in \mathscr{F}} なら,{A \in \mathscr{F}} または {B \in \mathscr{F}}

d) {A_1, \cdots ,A_n \subset I, A_1 \cup \cdots \cup A_n \in \mathscr{F}} なら,少くとも一つの {A_i}{\mathscr{F}} に属する.


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                『超積と超準解析』(11ページより)


これの証明からだった」


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 証明

 b) {\Rightarrow} a)

 {\mathscr{F}} が超フィルターでなければ,{\mathscr{F} \subsetneqq \mathscr{G}} なる超フィルター {\mathscr{G}} が存在する.{A \notin \mathscr{F},A \in \mathscr{G}} なる {A} を取ると,仮定により {I-A \in \mathscr{F}} .したがって{I-A \in \mathscr{G}} .よって {\emptyset =A \cap (I-A) \in \mathscr{G}} となり矛盾.

 a) {\Rightarrow} b)

 {A \notin \mathscr{F}} とし,{I-A=A’} と書く.(研究者注 {A} の補集合を、{A’} と書くことに、決めたのである。これは、ローカルルールである) 任意の{V \in \mathscr{F}} に対し,{V \not\subset A}.よって {V \cap A’ \neq \emptyset } .したがって {\mathscr{B} =\{ V \cap A' ;V \in \mathscr{F} \}} はフィルター基底である.{\mathscr{B}} の生成するフィルターを {\mathscr{G}} とすると,任意の {V \in \mathscr{F}} に対し,{V \cap A' \in \mathscr{B} \subset \mathscr{G}},よって (研究者注 {V \cap A' \subset V} で、{\mathscr{G}} は、フィルターであるから、フィルターの元を含む集合は、フィルターの元だったから、フィルターの条件より){V \in \mathscr{G}},すなわち {\mathscr{F} \subset \mathscr{G}}{\mathscr{F}} は超フィルターだから {\mathscr{F} = \mathscr{G}}{A’=I \cap A’ \in \mathscr{B} \subset \mathscr{G}=\mathscr{F}}

 b) {\Rightarrow} c)

 {A \notin \mathscr{F}} とする.{A \cup B \in \mathscr{F}} だから {A’ \cap B’=(A \cup B)’ \notin \mathscr{F}}.一方,{A’ \in \mathscr{F}} だから {B’ \notin \mathscr{F}} (もし {B’ \in \mathscr{F}} なら {A’ \cap B’ \in \mathscr{F}} となる).条件によって {B \in \mathscr{F}}

 c) {\Rightarrow} b) および c) {\Leftrightarrow} d) はやさしいから省略する.{\blacksquare}


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                  (『超積と超準解析』11~12ページ)


私「ほとんど、本文そのままだ」

麻友「最後、省略しちゃって」

若菜「この省略されている部分は、どうやって証明するんですか?」

私「こういう風に、{n} 個の、という場合は、数学的帰納法を使うんだ」

結弦「あっ、そういうことか。この間、塾で、『帰納法と、数学的帰納法は、違うんだ。論理学での帰納法は、証明ではないけど、数学的帰納法は、ちゃんとした、数学での証明法だ』って、習った」

私「これで、結弦も高校2年生になり、『数Ⅲ方式ガロアの理論』を、私が読み始めた年齢になったな。ガイドブックの役者が揃った。ところで、説明の難しさのレヴェルを、難しさ3.とか、難しさ4.とか言ってたな。だけど、自分でも、どういう基準だったか忘れて困るので、ブログのプロフィールの下の『このブログについて』というリンクに入れてみた。役立つかどうか、しばらく、試してみる」


麻友「太郎さん。かなり疲れてる。明日は、ポートへ行くかも知れないんだから、もう投稿して寝たら?」

私「分かった。じゃあ、解散」

 現在2023年4月2日22時27分である。おしまい。