「空集包含于任意一个集合」这个概念是否合理?

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匿名用户1024   2021-5-29 12:32   17285   3
如果将「空集」当做「独立自在」的一个集合,而非「可任意「插入」其它集合,而不使那一集合变化」。即一个非空集合不包含空集,唯当并入空集之后,方包含空集。
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这样的集合概念是否会有问题?会不会产生一些内在的不自洽之处?
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3 个回复

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2#
有关回应  16级独孤 | 2021-5-29 12:32:39
在中學裡,空集是任一集合的子集是人為規定,但從公理集合論ZFC的角度來說這是結論不是人為規定,證明很簡單。
對所有集合A有
Proof:
等價於
,這是子集的定義。
因為
恆假所以
恆真,這是假言命題的性質決定的,具體參攷
数理逻辑中,为什么“假推出真”?
所以
是真命題。
至於你的第二個問題因為ZFC本身是自洽的,空集是任一集合的子集是其結論而不是規定,所以並不會有矛盾。
更詳細的內容可以參攷elements of set theory 作者Enderton
3#
有关回应  16级独孤 | 2021-5-29 12:32:40
集合论上没有“包含”这个关系。如果你这个“包含”说的是子集关系,那么空集是任何集合的子集。如果是属于关系,那空集是否属于某集合要看那集合中是否有空集这个元素。

从你的描述看似乎应该问的是子集关系,那么回答就是空集是任何集合的子集。这样定义是很有用也很自然的,比如用集合论定义自然数的时候空集可以认为是“0”。
4#
有关回应  16级独孤 | 2021-5-29 12:32:41
这个问题,属于逻辑底层的思考,就不能教条地引用后发的理论去说明,只能从基础层级------即概念本身------去讨论。
1、根据『集合』的定义,具有某种特征的『对象』的总体称之为集合,对象称之为元素。可见,『集合』的概念依存于所概括的『对象』。先有『对象』,后对『对象』进行概括,才有『集合』的概念。『对象』若不存在,集合的概念就不应存在。
2、『空集』的定义是:不包含任何元素(对象)的集合。但是既然没有『对象』,就无法概括,就不存在『集合』。故从集合的概念出发,『空集』不是集合,不满足集合的定义,因为空集没有对任何对象进行概括。
举例:
问1:是否存在一个/一些数,它是2的倍数?是否存在一个集合,它的元素都是2的倍数?
答1:存在这样的数,存在这样的集合,例如偶数集
问2:是否存在一个/一些数,它既是2的倍数、又不是2的倍数?是否存在一个集合,它的元素既是2的倍数、又不是2的倍数?
答2:不存在这样的数,不存在这样的集合(空集)。
可见,空集的另一层含义是:不存在这样的集合。
3、根据子集的定义,x∈A,都有x∈B,则AB。显然空集(因为不含任何元素)无法满足这个定义。所以在子集的定义中,特别定义空集是任何集合的子集。
4、在概念上,空集的定义本身违反集合的定义,「空集是任何集合的子集」的定义违反子集的定义。在逻辑上是矛盾的,并不合理。但是这样特殊定义并非没有用处。
5、集合的运算,实际上是对集合的元素再次进行概括。在对集合进行运算的时候,会出现上述集合不存在的情况,此时,用空集={}来表达满足概括条件的对象不存在。
6、子集的定义,先是存在元素,并不包含没有元素的情况(x∈A,都有x∈B)
是子集的定义:x∈A,都有x∈B
非子集的定义:x∈A,但xB
有意思的问题,
  • 根据子集的定义,因为不存在x∈(不是集合),故而B不成立。
  • 但是用“反证法”,假设B不成立(已经把作为一个集合)则根据定义,必然x∈,且xB,因为不存在这样的x∈,故假设不成立B成立。
有趣之处在于,不论根据定义判断不成立、还是用反证法判断成立,其原因都是:不存在x∈(或x)。通过同一个前提x,得出相反的结论,这在逻辑上是讲不通的。问题出在哪里呢?只能是前提有问题。
7、前提x蕴含了矛盾。本质则是空集的定义蕴含了矛盾。
  • 空集的定义,x,即不存在x∈
  • 集合的定义,作为集合,必x∈
8、总结:空集是一个特殊的定义,表示“不存在的集合”,是为了满足逻辑运算[1]。但空集的定义本身并不符合集合的概念;同时,空集是一个特殊的子集定义,它本身并不符合子集的概念,但是在[1]的基础上,作为子集也满足集合的逻辑运算。
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