Welordeningsprincipe en het keuzeaxioma

Moderators: dirkwb, Xilvo

Forumregels
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter
Reageer
Berichten: 78

Welordeningsprincipe en het keuzeaxioma

Het keuzeaxioma luidt:
Zij X een collectie niet-lege verzamelingen. Dan is er een functie f, gedefinieerd op X, zodanig dat f(V) een element van V is voor elke verzameling V in X
Het welordeningsprincipe luidt:
Voor iedere set X is er een welordening op X
Het is algemeen bekend dat deze twee uitspraken equivalent aan elkaar zijn. Het bewijs \(\Leftarrow\) wordt als triviaal gezien, en gaat als volgt: Zij X een collectie van verzamelingen. Voor ieder element V van X gebruik je het welordeningsprincipe om een welordening te vinden, en definiëer je vervolgens f(V) als het kleinste element van deze welordening.

Maar klopt dit bewijs wel? Volgens mij gebruik je nu stiekem ook weer het keuzeaxioma. Gegeven een welordering van een verzameling is iedere permutatie van de elementen van deze welordening ook een welordening. In het bijzonder heeft een oneindige verzameling dus altijd oneindig veel welordeningen. Om het kleinste element van een welordening van een verzameling te kiezen, moeten we dus eerst een specifieke welordening kiezen. Wat in het bewijs dus eigenlijk gebeurd is dat voor ieder element V van X we uit de verzameling van alle welordeningen op V een specifieke welordening kiezen. Hiervoor is het keuzeaxioma nodig.

Zie ik nu iets over het hoofd?

Re: Welordeningsprincipe en het keuzeaxioma

Wat in het bewijs dus eigenlijk gebeurd is dat voor ieder element V van X we uit de verzameling van alle welordeningen op V een specifieke welordening kiezen. Hiervoor is het keuzeaxioma nodig.
We kiezen helemaal niets.

Voor ieder element V van X gebruik je het welordeningsprincipe om een welordening te vinden. Hierbij nemen we niet speciaal een element van X. Het geldt namelijk voor elke V. En voor elke set X is er een welordening op X.

Dat is gegeven.

We gaan ook niet een specifieke welordening kiezen, daar het een eigenschap is die algemeen geldt.

Berichten: 78

Re: Welordeningsprincipe en het keuzeaxioma

Maar het punt is nu juist dat je wel een specifieke welordening moet kiezen. Wat je wilt is immers een functie f die aan ieder verzameling V in de collectie X een element van V toekent.

Wat je doet in het bewijs is een welordening op V pakken, en hiervan het kleinste element nemen. Die laatste stap mag natuurlijk zonder meer. Maar voor die eerste stap lijkt mij het keuzeaxioma nodig. Immers, welke welordening pak je? Op \(\rr\) bijvoorbeeld zijn oneindig veel welordeningen. Om een kleinste element van een welordening op \(\rr\) te pakken moet je dus eerst een specifieke welordening kiezen. Maar dat moet je voor ieder element van X doen. Voor ieder element V van X moeten we uit de verzameling van alle welordeningen op V een element kiezen. We hebben dus een collectie van verzamelingen van welordeningen en hebben een functie nodig die voor iedere verzameling in deze collectie een element van die verzameling oplevert. Dat is precies het keuzeaxioma.

Berichten: 150

Re: Welordeningsprincipe en het keuzeaxioma

Ik ken overigens helemaal geen enkele welordening op
\(\rr\)
De definitie van een welordening is:

Een lineaire orde < op een verzameling X heet een welordening, en de verzameling X heet welgeordend, als elke niet lege deelverzameling van X een kleinste element heeft.

De bekendste linaire orde op
\(\rr\)
: ook met < aangegeven, is helemaal geen welordening. Neem bijvoorbeeld de niet lege deelverzameling (a,b)

Volgens de normale orde is er helemaal geen kleinste element, wel een infimum a, maar dat is geen kleinste element.

Graag zou ik van jou een welordening op
\(\rr\)
willen zien, daar ben ik heel erg benieuwd naar, want volgens mij is deze helemaal niet bekend en moet je het bestaan ervan per axioma dus aannemen.

Berichten: 78

Re: Welordeningsprincipe en het keuzeaxioma

Er is inderdaad geen welordening op \(\rr\) bekend.

Het welordeningstheorema luidt echter dat er voor iedere verzameling een welordening bestaat. Dit is dus een zeer sterke uitspraak. Je kunt dus iedere verzameling welordenen. Niet alleen \(\rr\) maar ook bijvoorbeeld \(\cc\) of \(\mathcal{P}(\rr)\). Niemand die echter enig idee heeft hoe dat zou moeten, en daarom vinden sommige wiskundigen dit theorema dan ook problematisch.

Het blijkt nu dat deze uitspraak bewezen kan worden als je het keuzeaxioma aanneemt. Andersom echter kan het keuzeaxioma bewezen worden als je het welordeningstheorema aanneemt. De twee uitspraken zijn dus equivalent.

Mijn vraag gaat dus over het bewijs van het keuzeaxioma uit het welordeningstheorema. Voor zover ik kan zien maak je bij dit bewijs eigenlijk gewoon gebruik van het keuzeaxioma, en bewijs je dus helemaal niets.

Berichten: 150

Re: Welordeningsprincipe en het keuzeaxioma

Ik zie je punt niet, je zegt: gegeven een welordening, blijken er oneindig veel welordeningen te zijn, want je kan ze permuteren. So what!

Om een punt uit
\(\rr\)
te kiezen, heb ik toch ook geen keuzeaxioma nodig ondanks dat er oneindig veel getallen in
\(r[/texr] zijn. Ik kies gewoon [tex]\pi\)
.

Berichten: 78

Re: Welordeningsprincipe en het keuzeaxioma

Nee, om een punt uit een enkele verzameling te kiezen heb je het keuzeaxioma niet nodig.

Maar om uit een oneindig grote collectie van verzamelingen uit iedere verzameling een element te kiezen wel. Je kunt niet zomaar zeggen "dan kies ik \(\pi\)" want je weet niet of al je verzamelingen in de collectie Pi wel bevatten.

Berichten: 150

Re: Welordeningsprincipe en het keuzeaxioma

Maar je hoeft toch helemaal geen welordening te construeren, zoals jij wel schetst?

Er is er gewoon één voor de hele ruimte, en dan weliswaar ook oneindig veel anderen, maar dan pak je gewoon uit de verzameling welordeningen er gewoon eentje. Om uit een niet lege verzameling een element te kiezen, daar is toch helemaal geen keuzeaxioma voor nodig, dacht ik.

Is het overigens niet zo dat als je op een deelverzameling V van X een welordening wilt plakken je niet gewoon de welordening op X zelf kan nemen, alleen dan tot V beperkt?

Is er trouwens een admin die even mijn vorige bericht kan pimpen?

Berichten: 78

Re: Welordeningsprincipe en het keuzeaxioma

Je bedoelt dat je je gehele collectie als één enkele verzameling wilt opvatten en hier dan een welordening voor wilt kiezen, waarna je aan deze hand van deze welordening van elke verzameling in je collectie een element kiest?

Hmm, dat zou wel kunnen werken inderdaad. Al ben ik er nog niet helemaal van overtuigd dat dit zomaar mag. Voor die laatste stap moet je je oneindig grote welordening helemaal doorlopen om voor iedere verzameling het kleinste element te kiezen.

Iig is het bewijs in mijn dictaat dus fout :roll:

Reageer