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。

倒せツォルンの補題

 現在2023年8月20日18時26分である。(この投稿は、ほぼ2891文字)

麻友「『ツォルンの補題』って、何度も出て来てるわよね」

若菜「選択公理と、同値とか。まだ、証明に拘っているんでしょうかね?」

私「実は、2年ほど前と去年、こういう投稿を、している」

 強い力と、ツォルンの補題リーマン予想などについて、長い投稿だが、

mayuandtaro.hatenablog.com

 と、実際に証明を載せた、

manifolds.hatenablog.com

結弦「ああ、覚えているよ。それで、今日は、何の話?」

私「ひとつの本で、証明してあるのに、その証明が分からない、というのは、その先を読んでいく上で、気持ちが悪いんだよ」

麻友「その気持ちは、分かるけど、分からないものは、しょうがないのでは?」

若菜「お父さんは、その『集合と位相』という本を、今でも読んでいるの?」

私「うん。集合より、位相の方に移っているけど、読んでる」

結弦「他の本で、証明を、補えないの?」

私「ブルバキの『集合論2』で、26ページにある 定理2 というのが、一応ツォルンの補題だ」

結弦「じゃあ、それを写してでも、理解したら?」

私「定理2は、命題4から、得られるとあって、命題4を、写し始めた。『半ページだから、大丈夫かな?』と思っていたら、『補題3を適用すれば』とあり、補題3を、見に行ったら、1ページちょっともある。さらに、『命題3が適用でき』となってて、『集合と位相のノート11』に、

618ページ

 研究者の言葉

 駄目だ。ブルバキも、同じ位、長い証明をしている。選択公理からツォルンの補題を証明するのは、簡単なことではないんだ。

 言葉終

と、昨日書いて、その後、割合早く寝た」

麻友「早くって、どれくらい?」

私「20時54分に、寝る前の薬を飲んでいる」

麻友「今日は、何時に起きたの?」

私「10時28分に、起きている」

若菜「10時間以上、寝たということですか?」

私「寝る前に、『明日は、これをやるぞ』と、机の上に、『集合と位相』を置いておいた」

麻友「起きて、それ持って、マックへ、行ったんだ」

私「そう」


麻友「私達の前で、レポーターとして、説明するっていうのなら、教科書2ページくらいなら、付き合ってあげるわよ。でも、ちゃんと、説明してよね」

私「やってみよう。まず、いくつか、言葉の定義をする。


 定義 順序 {\prec}

 順序とは、ある集合の元、{a,b} について、

{a \prec b} や、{b \prec a} が、成り立ったり成り立たなかったり、ということが、決まっていて、

{a \prec a} 反射律

{a \prec b} かつ {b \prec a} ならば、{a=b} 反対称律

{a \prec b} かつ {b \prec c} ならば、{a \prec c} 推移律

の3つが、成り立つものだ。


結弦「前にも似たようなこと、やった」

私「同じようなことを、数学では、繰り返してる。順序というのは、大小関係なら、{3 \leqq 4}{4 \leqq 5} だから、{3 \leqq 5} みたいに、なってるとかね。分かっていることは、聞き流していて。それで、順序のうち、


 定義 全順序 {\prec}

 全順序とは、ある集合の元、{a,b} について、それが順序の性質を持ち、さらに、

任意の {a,b} について{a \prec b} または、{b \prec a} が、成り立つ 全順序性

の性質を、持つものとする。


麻友「全順序でない、順序というのの、例を、見たいわ」

私「こういうとき、良く使われるのは、集合の包含関係なんだ。例えば、{\{1,2,3\}} という集合を、その部分集合全部、書き上げてみよう。はい、若菜」

若菜「えっ、いきなり。でも、部分集合? ということは、{\{1\} \subset \{1,2,3\}} かな?」

結弦「そうすれば、良いのか。じゃあ、{\{2\} \subset \{1,2,3\}},{\{3\} \subset \{1,2,3\}} も、あり?」

麻友「分かったわよ。{\{1,2\} \subset \{1,2,3\}},{\{2,3\} \subset \{1,2,3\}},{\{1,3\} \subset \{1,2,3\}} も、あるわね?」

私「そう。ところで、これを、部分集合の、『{\subset}』を、上の『{\prec}』 と見て、順序つけてご覧?」

若菜「例えば、私の、{\{1\} \subset \{1,2,3\}} は、{\{1\} \prec \{1,2,3\}} ですよね」

私「そう。以後、{\prec} に、書き換えなくてもいいや。それで、若菜が、言ったので、さらに、{\{1\} \subset \{1,2\} \subset \{1,2,3\}} だろう」

結弦「そうだね。全部、こうやって、並ぶのかな?」

麻友「そう、ならない。{\{1,2\}} と、{\{2,3\}} は、比べられない」

私「そう。実は、{\{1\}}{\{2\}} も、比べられないんだ」

麻友「これが、全順序でない順序の例ね」

私「部分集合を全部、書き上げてみようと言ったのだけど、まだ上がっていない集合が、1つあるんだ」

結弦「{1} から {3} 以外を、使うの?」

若菜「あっ、空集合だ。今解いている『集合論問題ゼミ』の {b=\{~~~\}} ですね」

私「その通り。タイムリーだったね」


私「昨日、早く寝たヵら、ばく進できたのかも知れない。今日も、早く寝ることにするよ」

若菜・結弦「おやすみなさーい」

麻友「おやすみ」

私「おやすみ」

 現在2023年8月20日21時15分である。おしまい。