5
.
Aksjomat
y
teorii
mnogo±i
F
orm
uªy
teoriomnogo±io
w
e
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5
A
Aksjomat
istnienia
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5
C
Aksjomat
ekstensjonalno±i
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5
D
Aksjomat
regularno±i
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5
E
Aksjomat
wyinania
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5
F
Aksjomat
pary
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5
G
Aksjomat
sum
y
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5
I
Aksjomat
zbioru
p
otgo
w
ego
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5
K
Aksjomat
niesk
o«zono±i
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5
L
Aksjomat
zastp
o
w
ania
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5
M
Aksjomat
wyb
oru
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5
N
wizenia
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5
O
Zadania
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5
P
F
orm
uªy
teoriomnogo±io
w
e
☛
W
teorii
mnogo±i
p
o
jiem
pierw
otn
ym
jest
zbiór
i
relaja
nale»enia
do
zbioru.
T
o,
»e
x
nale»y
do
zbioru
y
zapisujem
y
sym
b
oliznie
x
∈ y
.
☛
W
teorii
mnogo±i
zwrot
y:
elemen
t
zbioru,
zbiór
i
ro
dzina
zbioró
w
znaz¡
to
samo.
Oznaza
to
m.in.,
»e
je»eli
x
∈ y
,
to
zaró
wno
x
jak
i
y
m
usz¡
b
y¢
zbiorami.
☛
Zakresem
zmienno±i
wystpuj¡y
h
w
teorii
mnogo±i
zmienn
y
h
s¡
zbiory
.
W
ystpuj¡e
dalej
zbiory
b
dziem
y
oznazali
literami
u
,
v
,
w
,
x
,
y
,
z
i
t
.
☛
Istnieje
kilk
a
w
ersji
ukªadu
aksjomató
w
teorii
mnogo±i;
prezen
to
w
an
y
dalej
ukªad
to
tzw.
aksjomat
yk
a
Zermello-F
raenkla
z
p
ewnikiem
wyb
oru
(ZF
C).
☛
Na
aksjomat
yk
ZF
C
skªada
si
10
aksjomató
w;
ró»ni
autorzy
ró»nie
je
nazyw
a
j¡
w
literaturze
mo»na
sp
otk
a¢
nazwy
ró»ni¡e
si
o
d
p
o
dan
y
h
dalej.
5
.
Aksjomat
y
teorii
mnogo±i
5
A
F
orm
uªy
teoriomnogo±io
w
e
(2)
☛
F
ormuªami
te
oriomno
go±iowymi
nazyw
a¢
b
dziem
y
te
i
t
ylk
o
te
napisy
,
które
mo»na
zbudo
w
a¢
wsku-
tek
zastoso
w
ania
sk
o«zon¡
lizb
razy
p
oni»szy
h
reguª.
(1)
Je»eli
x
i
y
s¡
zbiorami
lub
zmienn
ymi,
to
x = y
i
x
∈ y
s¡
(
atomowymi
)
form
uªami
teoriomnogo±io-
wymi.
(2)
Je»eli
ϕ
jest
form
uª¡
teoriomnogo±io
w
¡,
a
x
jest
zmienn¡,
to
(ϕ)
,
¬ϕ
,
∀
x
ϕ
i
∃
x
ϕ
s¡
form
uªami
teoriomnogo±io
wymi.
(3)
Je»eli
ϕ
i
ψ
s¡
form
uªami
teoriomnogo±io
wymi,
to
(ϕ ∧ ψ)
,
(ϕ ∨ ψ)
,
(ϕ ⇒ ψ)
i
(ϕ ⇔ ψ)
s¡
form
uªami
teoriomnogo±io
wymi.
☛
Ab
y
skró
i¢
zapis
niektóry
h
form
uª
teoriomnogo±io
wy
h,
b
dziem
y
k
orzysta¢
z
kilku
skróto
wy
h
zapisó
w.
Przyjm
ujem
y
w
szzególno±i,
»e:
x
∋ y
df
= y
∈ x
,
x /
∈ y
df
= ¬(x
∈ y)
i
x
6= y
df
= ¬(x = y)
;
x
⊆ y
df
=
∀
z
(z
∈ x ⇒ z ∈ y)
i
x ( y
df
= x
⊆ y ∧ x 6= y
;
x
⊇ y
df
= y
⊆ x
i
x ) y
df
= y ( x
.
☛
Napis
x
⊆ y
zytam
y:
x
zawier
a
si
w
y
,
x
jest
p
o
dzbior
em
y
lub
y
jest
nadzbior
em
x
.
Napis
x ( y
zytam
y:
x
jest
wªa±iwym
p
o
dzbior
em
y
(
y
jest
wªa±iwym
nadzbior
em
x
).
5
.
Aksjomat
y
teorii
mnogo±i
5
B
Aksjomat
istnienia
Istnieje
zbiór
pusty,
tj.
zbiór
nie
p
osiadaj¡y
»adnyh
elementów;
symb
oliznie:
∃
u
∀
x
¬
(x
∈ u)
☛
Aksjomat
istnienia
mo»na
sform
uªo
w
a¢
tak»e
inazej:
istnieje
jaki±
zbiór.
Oba
sform
uªo
w
ania
tego
aksjomatu
s¡
ró
wno
w
a»ne
na
grunie
p
ozostaªy
h
aksjomató
w.
☛
Zbiór
pust
y
b
dziem
y
oznazali
sym
b
olem
∅
.
5
.
Aksjomat
y
teorii
mnogo±i
5
C
Aksjomat
ekstensjonalno±i
Zbiory
u
,
v
s¡
sobie
r
ówne
wte
dy
i
tylko
wte
dy,
gdy
maj¡
te
same
elementy;
symb
oliznie:
∀
u
∀
v
∀
x
(x
∈ u ⇔ x ∈ v)
⇔
u = v
☛
Aksjomat
ekstensjonalno±i
wyk
orzyst
yw
an
y
jest
wtedy
,
gdy
hem
y
udo
w
o
dni¢,
»e
jakie±
dw
a
zbiory
s¡
sobie
ró
wne
lub
wtedy
,
gdy
hem
y
wyk
aza¢,
»e
istnieje
dokªadnie
jeden
zbiór
o
jaki±
wªasno±ia
h.
☛
Z
aksjomatu
ekstensjonalno±i
i
aksjomatu
istnienia
wynik
a
m.in.
to,
»e
istnieje
dokªadnie
jeden
zbiór
pust
y
.
5
.
Aksjomat
y
teorii
mnogo±i
5
D
Aksjomat
regularno±i
Ka»dy
niepusty
zbiór
u
p
osiada
element
v
,
do
któr
e
go
nie
nale»¡
»adne
elementy
zbioru
u
;
symb
oliznie:
∀
u
∃
x
x
∈ u
⇒
∃
v
v
∈ u ∧
∀
x
(x
∈ v ⇒ ¬(x ∈ u))
☛
Aksjomat
regularno±i
elimin
uje
p
ewne
patologizne
sytuaje,
które
mogªyb
y
zaistnie¢,
gdyb
y
ten
aks-
jomat
p
omin¡¢;
tak
¡
sytuaj¡
jest
np.
fakt
nale»enia
zbioru
do
samego
siebie.
☛
Jedn¡
z
k
onsekw
enji
aksjomatu
regularno±i
jest
to,
»e
relaja
∈
p
osiada
elemen
t
minimaln
y
w
k
a»dym
niepust
ym
zbiorze.
5
.
Aksjomat
y
teorii
mnogo±i
5
E
Aksjomat
wyinania
Dla
ka»dej
formuªy
te
oriomno
go±iowej
ϕ
,
d
la
któr
ej
v
nie
jest
zmienn¡
woln¡,
domkni
ie
formuªy
∀
u
∃
v
∀
x
(x
∈ v ⇔ (x ∈ u ∧ ϕ))
jest
zdaniem
pr
awdziwym.
☛
Aksjomat
wyinania
mó
wi,
»e
z
elemen
tó
w
k
a»dego
zbioru
u
,
p
osiada
j¡y
h
wªasno±¢,
któr¡
mo»na
opisa¢
przy
p
omo
y
p
ewnej
form
uªy
ϕ
,
mo»na
ut
w
orzy¢
zbiór.
☛
T
en
jedyn
y
zbiór,
zªo»on
y
z
t
y
h
i
t
ylk
o
t
y
h
elemen
tó
w
zbioru
u
,
które
ma
j¡
wªasno±¢
ϕ
,
oznaza¢
b
dziem
y
sym
b
olem
{x
∈ u : ϕ}
.
Zbiór
u \ v
df
= {x
∈ u : x /
∈ v}
to
r
ó»ni
a
zbioró
w
u
,
v
.
☛
Nie
jest
pra
wd¡,
»e
dla
k
a»dej
form
uªy
teoriomnogo±io
w
ej
ϕ
istnieje
zbiór
elemen
tó
w
j¡
sp
eªnia
j¡y
h;
przykªadem
takiej
form
uªy
jest
x /
∈ x
lub
x = x
.
☛
Zaªo»enia
mó
wi¡ego
o
t
ym,
»e
v
nie
mo»e
b
y¢
zmienn¡
w
oln¡
form
uªy
ϕ
nie
mo»na
p
omin¡¢;
dla
przykªadu
zdanie
∀
u
∃
v
∀
x
(x
∈ v ⇔ (x ∈ u ∧ x /
∈ v))
nie
jest
ju»
pra
wdziw
e.
☛
Je»eli
domkniie
form
uªy
∃
v
∀
x
(ϕ ⇒ x
∈ v)
jest
zdaniem
pra
wdziwym,
to
zamiast
pisa¢
{x
∈ v : ϕ}
,
b
dziem
y
pisa¢
{x : ϕ}
.
5
.
Aksjomat
y
teorii
mnogo±i
5
F
Aksjomat
pary
Dla
dowolnyh
elementów
x
,
y
istnieje
zbiór
u
,
któr
e
go
elementami
s¡
x
or
az
y
;
symb
oliznie:
∀
x
∀
y
∃
u
(x
∈ u ∧ y ∈ u)
☛
Z
aksjomatu
pary
oraz
aksjomatu
wyinania
wynik
a,
»e
istnieje
tzw.
p
ar
a
nieup
orz¡dkowana
,
zyli
zbiór
{x, y}
df
= {z : z = x ∨ z = y}
.
Przyjm
ujem
y
,
»e:
{x}
df
= {x, x}
to
tzw.
singleton
x
;
(x, y)
df
= {{x}, {x, y}}
to
tzw.
p
ar
a
up
orz¡dkowana
.
☛
Istnienie
singletonó
w
oraz
par
up
orz¡dk
o
w
an
y
h
wynik
a
z
aksjomatu
pary;
z
aksjomatu
ekstensjonal-
no±i
wynik
a,
»e
(x, y) = (z, t)
wtedy
i
t
ylk
o
wtedy
,
gdy
x = z
i
y = t
.
☛
Na
mo
y
aksjomatu
ekstensjonalno±i
para
nieup
orz¡dk
o
w
ana
{x, y}
oraz
singleton
{x}
s¡
wyznazone
jednoznaznie
przez
sw
o
je
elemen
t
y
.
☛
Z
aksjomatu
pary
wynik
a,
»e
istniej¡
zbiory
jedno-
i
dwuelemen
to
w
e;
z
aksjomatu
pary
nie
wynik
a
jednak
istnienie
zbioró
w
o
wikszej
lizbie
elemen
tó
w.
5
.
Aksjomat
y
teorii
mnogo±i
5
G
Aksjomat
pary
(2)
Nie
istnieje
zbiór
x
taki,
»e
x
∈ x
;
nie
istnieje
zbiór
wszystkih
zbior
ów.
Do
w
ó
d.
Gdyb
y
istniaª
zbiór
x
taki,
»e
x
∈ x
,
to
jak
nietrudno
spra
wdzi¢
jego
singleton
{x}
nie
sp
eªniaªb
y
aksjomatu
regularno±i.
Gdyb
y
istniaª
zbiór
wszystki
h
zbioró
w,
to
m
usiaªb
y
b
y¢
sw
oim
elemen
tem
sprzezno±¢.
2
5
.
Aksjomat
y
teorii
mnogo±i
5
H
Aksjomat
sum
y
Dla
ka»dej
r
o
dziny
zbior
ów
u
istnieje
zbiór
v
,
w
którym
zawier
aj¡
si
wszystkie
elementy
zbioru
u
;
symb
oliznie:
∀
u
∃
v
∀
x
(x
∈ u ⇒ x ⊆ v)
☛
Sum¡
i
przekr
ojem
(
z±i¡
wsp
óln¡
)
ro
dzin
y
zbioró
w
u
nazyw
a¢
b
dziem
y
o
dp
o
wiednio
zbiory
S u
df
=
{x :
∃
v∈u
x
∈ v}
i
T u
df
= {x :
∀
v∈u
x
∈ v}
;
z
aksjomatu
sum
y
i
aksjomatu
wyinania
wynik
a,
»e
k
a»dy
zbiór
p
osiada
sum,
a
k
a»dy
niepust
y
zbiór
p
osiada
przekró
j.
☛
Z
aksjomatu
ekstensjonalno±i
wynik
a,
»e
suma
i
przekró
j
zbioru
s¡
wyznazone
jednoznaznie
k
a»dy
zbiór
p
osiada
dokªadnie
jedn¡
sum,
a
k
a»dy
niepust
y
zbiór
dokªadnie
jeden
przekró
j.
5
.
Aksjomat
y
teorii
mnogo±i
5
I
Aksjomat
sum
y
(2)
☛
Aksjomat
sum
y
w
p
oª¡zeniu
z
aksjomatem
pary
p
ozw
ala
wyk
aza¢,
»e
istniej¡
zbiory
o
do
w
olnej,
sk
o«zonej
lizbie
elemen
tó
w;
przyjm
ujem
y
,
»e:
{x, y, z}
df
=
S{{x}, {y, z}}
,
{x, y, z, t}
df
=
S{{x}, {y, z, t}}
itd.
(x, y, z)
df
= ((x, y), z)
,
(x, y, z, t)
df
= ((x, y, z), t)
itd.
Bdziem
y
tak»e
pisa¢
x
∪ y
zamiast
S{x, y}
,
x
∩ y
zamiast
T{x, y}
,
x
∪ y ∪ z
zamiast
S{x, y, z}
,
x
∩ y ∩ z
zamiast
T{x, y, z}
itd.
Ozywi±ie
S{u} = T{u} = u
.
☛
Nietrudno
jest
wyk
aza¢,
»e
u
∪ v = {x : x ∈ u ∨ x ∈ v}
,
u
∩ v = {x : x ∈ u ∧ x ∈ v}
,
u
∪ v ∪ w = {x :
x
∈ u ∨ x ∈ v ∨ x ∈ w}
,
u
∩ v ∩ w = {x : x ∈ u ∧ x ∈ v ∧ x ∈ w}
itd.
☛
Zbiory
u
,
v
s¡
r
ozª¡zne
wtedy
i
t
ylk
o
wtedy
,
gdy
u
∩ v = ∅
;
elemen
t
y
ro
dzin
y
u
s¡
p
ar
ami
r
ozª¡zne
wtedy
i
t
ylk
o
wtedy
,
gdy
dla
k
a»dy
h
x, y
∈ u
mam
y
x
∩ y = ∅
lub
x = y
.
☛
Zbiór
u
÷ v
df
= (u \ v)
∪ (v \ u)
to
r
ó»ni
a
symetryzna
zbioró
w
u
,
v
.
5
.
Aksjomat
y
teorii
mnogo±i
5
J
Aksjomat
zbioru
p
otgo
w
ego
Dla
ka»de
go
zbioru
u
istnieje
r
o
dzina
zbior
ów
v
,
któr
ej
elementami
s¡
wszystkie
p
o
dzbiory
zbioru
u
;
symb
oliznie:
∀
u
∃
v
∀
x
(x
⊆ u ⇒ x ∈ v)
☛
Z
aksjomatu
zbioru
p
otgo
w
ego
i
wyinania
wynik
a,
»e
dla
k
a»dego
zbioru
u
istnieje
zbiór
jego
p
o
d-
zbioró
w;
oznazam
y
go
sym
b
olem
P(u)
.
Ozywi±ie
P(u) = {x : x
⊆ u}
.
☛
Aksjomat
zbioru
p
otgo
w
ego
w
p
oª¡zeniu
z
aksjomatem
pary
p
ozw
ala
na
t
w
orzenie
zbioró
w
sk
o«zo-
n
y
h
o
do
w
olnie
du»ej
lizbie
elemen
tó
w.
☛
Aksjomat
zbioru
p
otgo
w
ego
ma
znazenie
t
ylk
o
dla
zbioró
w
niesk
o«zon
y
h
k
orzysta
j¡
z
aksjomatu
sum
y
i
aksjomatu
pary
mo»na
wyk
aza¢,
»e
istnieje
zbiór
p
o
dzbioró
w
do
w
olnego
zbioru
sk
o«zonego.
☛
Nietrudno
jest
wyk
aza¢,
»e
je±li
x
∈ u
i
y
∈ v
,
to
(x, y)
∈ P(P(u ∪ v))
;
zatem
u
× v
df
= {(x, y) :
x
∈ u ∧ y ∈ v}
jest
zbiorem,
nazyw
an
ym
ilo
zynem
kartezja«skim
zbioró
w
u
,
v
.
5
.
Aksjomat
y
teorii
mnogo±i
5
K
Aksjomat
niesk
o«zono±i
Istnieje
zbiór
niesko«zony;
dokªadniej:
∃
u
∅ ∈ u ∧
∀
x
(x
∈ u ⇒ x ∪ {x} ∈ u)
☛
Aksjomat
niesk
o«zono±i
jest
niezb
dn
y
,
je»eli
hem
y
zagw
aran
to
w
a¢
sobie
istnienie
zbioró
w
niesk
o«-
zon
y
h,
b
o
z
»adnego
z
p
ozostaªy
h
aksjomató
w
nie
wynik
a,
»e
istniej¡
zbiory
niesk
o«zone.
☛
Jak
si
p
ó¹niej
ok
a»e,
aksjomat
niesk
o«zono±i
jest
na
grunie
p
ozostaªy
h
aksjomató
w
ró
wno
w
a»n
y
z
nastpuj¡ym
zdaniem:
istnieje
zbiór
lizb
naturaln
y
h.
☛
Zbiór
S(u)
df
= u
∪ {u}
to
tzw.
nastpnik
p
orz¡dkowy
zbioru
u
.
5
.
Aksjomat
y
teorii
mnogo±i
5
L
Aksjomat
zastp
o
w
ania
Dla
ka»dej
formuªy
te
oriomno
go±iowej
ϕ
,
d
la
któr
ej
x
or
az
y
s¡
zmiennymi
wolnymi,
a
v
nie
jest
zmienn¡
woln¡,
domkni
ie
formuªy
∀
u
∀
x∈u
∃!
y
ϕ
⇒
∃
v
∀
x∈u
∃
y∈v
ϕ
jest
zdaniem
pr
awdziwym.
☛
Aksjomat
zastp
o
w
ania
mó
wi,
»e
dla
k
a»dego
zbioru
u
i
k
a»dej
form
uªy
jednoznaznej
ϕ
o
dw
ó
h
zmienn
y
h
w
oln
y
h
x
i
y
istnieje
zbiór
{y :
∃
x∈u
ϕ}
.
☛
Aksjomat
zastp
o
w
ania
ma
ró»norakie
zastoso
w
ania;
jest
p
o
dsta
w
¡
wielu
w
a»n
y
h
t
wierdze«,
m.in.
t
wierdzenia
o
denio
w
aniu
przez
induk
j
p
ozask
o«zon¡.
5
.
Aksjomat
y
teorii
mnogo±i
5
M
Aksjomat
wyb
oru
Dla
ka»dej
r
o
dziny
zbior
ów
u
,
któr
ej
elementy
s¡
niepuste
i
p
ar
ami
r
ozª¡zne
istnieje
zbiór
v
,
który
ma
dokªadnie
je
den
element
wsp
ólny
z
ka»dym
zbior
em
r
o
dziny
u
;
symb
oliznie:
∀
u
∀
x∈u
x
6= ∅
∧
∀
x∈u
∀
z∈u
(x
6= z ⇒ x ∩ z = ∅)
⇒
∃
v
∀
x∈u
∃
z
x
∩ v = {z}
☛
P
ewnik
wyb
oru,
p
o
dobnie
jak
aksjomat
zastp
o
w
ania,
ma
ró»norakie
zastoso
w
ania;
wynik
a
z
niego
m.in.
to,
»e
k
a»dy
zbiór
mo»na
dobrze
up
orz¡dk
o
w
a¢.
☛
Aksjomat
wyb
oru
ma
in
teresuj¡e
k
onsekw
enje;
jedn¡
z
ni
h
jest
t
wierdzenie
Bana
ha
o
paradoksal-
n
ym
rozkªadzie
kuli.
5
.
Aksjomat
y
teorii
mnogo±i
5
N