Autor Tema: Los números naturales

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14 Noviembre, 2009, 02:10 am
Respuesta #50

argentinator

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Por lo demás, en cuanto a la consideración de axioma ó teorema

Las proposiciones matemáticas son del tipo: ANTECEDENTE \( \Longrightarrow{} \) CONSECUENTE.

Todo lo que figura en el antecedente puede considerarse como "axioma" y todo lo que figura en el consecuente puede considerarse como "teorema".

Cuando se habla, por ejemplo, de los axiomas de la teoria de conjuntos, como ZFC, lo único que quiere decir es que esa lista de "axiomas" los estamos poniendo todos juntos en todos los antecedentes de una teoría.
Pero para ahorrar tinta y papel se escriben una sola vez, mas, en rigor, debieran escribirse como ANTECEDENTE de toda implicación.

Ese es el sentido de "axioma" en matemática.
Russell decía cosas como esta.
Y es esta la visión que yo tengo del asunto.
Sospecho que la gran mayoría de matemáticos ve las cosas también así.

Hay que desmistificar completamente la palabra "axioma".
Sólo hay hipótesis, tesis, y razonamientos lógicos correctos que les encadenan.

Eso en la práctica. Filosóficamente uno puede hacer "metamatemática" de muchas maneras.

14 Noviembre, 2009, 02:29 am
Respuesta #51

Jabato

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No existe inconveniente por mi parte en substitur la palabra "axioma" por la de "hipótesis". De hecho nunca lo he tenido, aunque si miras hacia atrás verás que el primero que utilizó la palabra "axioma" en el debate de los sitemas numéricos fuiste tu, yo solo continué usándola. Ambas palabras representan verdades que se suponen ciertas y no necesitan ser demostradas. Se admiten por definición. Aunque quizás haya un matiz que pueda diferenciarlas, un axioma es una verdad que se supone absolutamente cierta dentro de una teoría, de hecho puede afirmarse que la teoría es consecuencia de dicho axioma, sin embargo una hipotesis se suele aplicar más bien a casos puntuales, a casos posibles dentro de la teoría que se aceptan válidos para un determinado caso en cuestión pero no necesariamente son ciertas siempre (al menos yo lo veo así).

Por ejemplo, la existencia del conjunto vacío sería un axioma dentro de la teoría de conjuntos. Si estas trabajando dentro de la ZF, es una verdad que no puede discutirse, precisamente porque es un axioma de la teoría. Sin embargo aceptar que existen dos conjuntos A y B que satisfacen :

\( A\cap{}B=\{1,2,3\}  \)

es una hipotesis de partida para un problema puntual de la TC, pero nunca podrá ser un axioma de dicha teoría, ¿no te parece?

Saludos, Jabato. ;D

14 Noviembre, 2009, 11:30 am
Respuesta #52

Jabato

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Sinceramente, no veo la forma de demostrar mi tercer paso, es más, creo que no puede hacerse, aunque tampoco puedo demostrarlo. Si ello fuera cierto nos llevaría a concluir que el método axiomático no es equivalente al método de las clases, y por lo tanto, como he demostrado el segundo paso, parece que el método axiomático va a ser más fuerte que el de las clases de equivalencia. Todo esto son conjeturas, de momento, pero tirarían por tierra mi esquema inicial si se llegan a demostrar.

Y aquí llego a un punto en el que tengo una duda que no he podido resolver. Utilizando el método de las clases, pero modificando levemente dicho método en el sentido de no exigir que los subconjuntos que tomemos de \( A \) sean finitos, resulta que obtengo el conjunto de los cardinales infinitos como extensión de los números naturales, ya que me aparecerán las clases correspondientes a las cardinalidades \( \aleph_0, \aleph_1,\aleph_2 ... \) etc. hasta un punto que dependerá de cual sea el conjunto \( A \) elegido, pero si no elijo ningúno, debería obtener la serie completa de los cardinales infinitos. De hecho creo que fué el propio Cantor quién estableció dicho método para definir los cardinales.

Y ahora viene mi duda. ¿Esto también puede hacerse con los axiomas de Peano? En mi opinión no puede hacerse puesto que la función sucesor nunca podrá traspasar los límites de lo numerable, por muchas vueltas que le demos al asunto.

Así pues parece que nos encontramos con dos formas distintas (no equivalentes) de definir los números naturales, y que cada una de ellas presenta unas propiedades más que interesantes desde todo punto de vista. De todas formas el hecho de que el método de las clases no pueda utilizarse para construir cuaquier conjunto que satisfaga los axiomas de Peano es un "handicap" de dicho método, no hay duda, pero que queda sobradamente compensado con la ventaja de poder construir los cardinales transfinitos como extensión de los números naturales.

Saludos, Jabato. ;D

14 Noviembre, 2009, 12:42 pm
Respuesta #53

argentinator

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Los Axiomas de Peano "caracterizan" a los números naturales.
No hay lugar para otro tipo de cosas, ni siquiera para otros "ordinales numerables".
Es algo bien concreto y específico. Son un "buen" listado de axiomas: no hay ambigüedad posible (esto está más o menos demostrado o al menos esbozado en el thread de "construcción de los sistemas numéricos" en el post de "N", casi al final cuando dice: todos los sistemas de naturales son esencia el mismo...).

El método que has estado desarrollando a lo sumo puede llegar hasta el cardinal del gran conjunto A que has tomado como espacio de trabajo.

Pero hay un gran problema ahí con la definición "sucesor".
El sucesor de una clase infinita es ella misma, ¿no?, porque si a un conjunto infinito agrego un solo elemento, obtengo un conjunto biyectivo, o sea, la misma clase de equivalencia.
El asunto se complica.



14 Noviembre, 2009, 12:49 pm
Respuesta #54

argentinator

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Con el método de las clases se puede probar que valen los axiomas de Peano.
Las cuentas para la propiedad de inducción te la había probado yo unos posts más atrás, mediante esas "intersecciones" de conjuntos inductivos.

Puede haber confusión con el significado de "conjunto inductivo". Se trata de una definición accesoria en medio de una demostración. Esos conjuntos podrían tener, en principio, muchos más objetos.

Un ejemplo de "conjunto inductivo" en otro contexto, sería por ejemplo la unión de los intervalos [n,n+1/2] en los reales.
Ese conjunto cumple que: contiene al 0, y si contiene a cierto elemento x, también contiene a x+1.
Pero resulta que ese conjunto es mucha más grande que N.
La intersección de "conjuntos inductivos" en R tiene que dar el conjunto N, exactamente.

Ese tipo de ideas he usado para probar que la inducción matemática vale en tus clases de equivalencia.

Lo que no entiendo es qué es exactamente lo que estás tratando de hacer ahora.
¿Decir que todo sistema de naturales N posible viene de clases de equivalencia de finitos?
Eso no es cierto.

14 Noviembre, 2009, 01:05 pm
Respuesta #55

Jabato

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Ya se que no es cierto eso último. Pero ya te indique que mi objetvo era probar que ambos métodos eran equivalentes ó si acaso probar lo contrario. Creo que ha quedado claro que lo verdadero es lo contrario.

Respecto a lo de los cardinales tranfinitos, solo me refiría a que es posible obtener los primeros téminos de la serie como prolongación "natural" de los números naturales, basta para ello elegir un conjunto \( A \) suficientemente grande. No cabe duda de que las clases que se obtienen no se pueden obtener a base de añadir un elemento, pero si al método le quito la exigencia de que los subconjuntos que elija de \( A \) sean finitos, entonces obtengo el conjunto de los naturales, y además una serie de clases de equivalencia que deberían corresponderse con los primeros términos de la serie de cardinales transfinitos. Y si ahora no considero ningún conjunto \( A \) (ó si lo prefieres voy considerando cada vez los conjuntos potencia sucesivas de \( A, \)) deberé otener en el límite el conjunto completo de los cardinales, los finitos y los transfinitos. A eso me refería. Lo que es una gran ventaja respecto a los axiomas de Peano, que solo sirven para definir los números naturales.
 
Saludos, Jabato. ;D

14 Noviembre, 2009, 07:16 pm
Respuesta #56

argentinator

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Se podría poner una lista de axiomas "tipo" Peano para considerar sistemas que satisfagan las propiedades de los cardinales transfinitos.
Aunque seguramente no se los puede abarcar a todos en un "conjunto de cardinales" porque la "clase" de todos los cardinales no puede ser un conjunto, sino que es una clase propia (o bien ni tan siquiera existe en ZFC).

Pero siempre poniendo un conjunto grande A como "cota", como hasta ahora, todo tiene sentido.

La cuestión es que hay que estar seguros de ciertas cosas.
Por ejemplo, dado un cardinal transfinito, ¿cuál es el "siguiente"? ¿Existe un "siguiente"?
¿Todo cardinal es el "siguiente" de algún otro? Y si no lo es, ¿cómo "llego" hasta él?

En las teorías estándar de conjuntos, tal como ZFC, las cosas funcionan bastante bien, porque los cardinales están linealmente ordenados (todo par de cardinales es comparable),
pero para comprender profundamente a los cardinales lo más adecuado (según creo y he visto) es estudiar previamente a los números ordinales transfinitos.
Están estrechamente relacionados ambos tipos de números transfinitos.

Lo bueno de los "ordinales" es que con ellos sí que se puede "ir agregando de a un elemento" para formar el "siguiente".





14 Noviembre, 2009, 08:32 pm
Respuesta #57

Jabato

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Precisamente le estaba dando vueltas a ese asunto, aunque no con los axiomas de Peano, sino con el método de las clases de equivalencia aplicado de forma recurrente. Es decir como ajustar el método para basándonos en este método poder ir construyendo los cardinales transfinitos de forma sucesiva basando la construcción de cada uno de ellos en el cardinal anterior.

La idea la tengo hilvanada solamente pero trataré de exponer las lineas generales:

1º.- Construimos inicialmente el primer conjunto, \( N \), como ya hemos descrito, eligiendo un conjunto \( A \) infinito cualquiera y eligiendo sus subconjuntos finitos y formando las clases usando la biyectividad como relación de equivalencia. Obtenemos un conjunto numerable que satisface los axiomas de Peano. Hasta ahí correcto.

2º Volvemos a aplicar el mismo método pero eligiendo ahora cualquier subconjunto de \( A \) (no solo los finitos) y formando las clases de equivalencia basadas en la biyectividad. Obtendremos (no necesariamente si \( A \) es numerable) nuevas clases de equivalencia que antes no aparecían. Dichas clases pueden ordenarse puesto que siempre aparecerá algún representante de la clase \( \aleph_i \) que esté incluido estrictamente en algún representante de la clase \( \aleph_j \) lo que nos permite afirmar, sin lugar a dudas creo yo que:

\( \aleph_i < \aleph_j \)

Esto nos permite ordenar dichas clases, basándonos unicamente en la relación de inclusión entre conjuntos. Podemos avanzar en el proceso tanto como queramos sin más que usar conjuntos \( A \) cada vez mayores, usando simplemente las potencias sucesivas de \( A. \) Aunque creo que cada vez que se modifique el conjunto \( A \) será necesario volver a iniciar el proceso desde el principio para poder asegurar la relación de inclusión entre representantes de clase, pero eso no parece un inconveniente grave.

Ahora bien conseguir esto usando axiomas "tipo Peano", quizás pudiera hacerse, pero no lo he meditado. No veo la forma de hacerlo. Desde luego los dos primeros axiomas deben mantenerse, quizás la cuestión esté en la función siguiente como apuntas y si acaso en el principio de inducción. Aunque no veo en principio la forma:

  • El conjunto de los cardinales transfinitos es no vacío
  • Existe un primer elemento que es la cardinalidad numerable \( \aleph_0 \)
  • ?


Si tuvieramos la seguridad de que la hipótesis del continuo se satisface podríamos realizar la construcción muy facilmente:

\( (\aleph_i=\#A)\ \Rightarrow{}\ S(\aleph_i)=\#P(A) \)

pero creo que tal cosa no puede afirmarse, al menos sin demostrarla o aceptarla como axioma (pero en ese caso corremos el riesgo de construir un sistema inconsistente), salvo que yo ande muy equivocado.

Saludos, Jabato. ;D

14 Noviembre, 2009, 10:24 pm
Respuesta #58

argentinator

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 Dichas clases pueden ordenarse puesto que siempre aparecerá algún representante de la clase \( \aleph_i \) que esté incluido estrictamente en algún representante de la clase \( \aleph_j \) lo que nos permite afirmar, sin lugar a dudas creo yo que:

\( \aleph_i < \aleph_j \)


He marcado en rojo algo que no puede ser cierto así porque sí.
Algo como eso necesita una prueba bien hecha.
Se trata de "representantes" infinitos.
No hay precisión sobre quiénes son \( \aleph_i \) y \( \aleph_j \).



Hay que probar que todos los cardinales están "linealmente" ordenados.
Eso depende (o sea que necesita usar en la prueba) del axioma de elección.
Y para ser claros, no se usa el Axioma de Elección en su forma "natural", sino que se lo usa a través de una de sus poderosas equivalencias: el principio de buena ordenación.

Al usar ese principio, aparece fatalmente el trabajo con "buenos órdenes" (aquellos que siempre tienen un primer elemento en todo subconjunto),
y así el fantasma de los números ordinales vuelve a aparecer en escena.



Otra cuestión tiene que ver con la operación "siguiente":
No es necesaria la hipótesis del continuo para hablar del cardinal siguiente.
La escala de los cardinales sigue a pie firme la escala de los ordinales.
Eso quiere decir que se pueden "bien ordenar", y esto es lo que permite hablar del "siguiente" cardinal tras uno dado.

Para eso basta, como ya dije, el axioma de elección, y no es necesaria la hipótesis del continuo.


14 Noviembre, 2009, 10:55 pm
Respuesta #59

Jabato

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Ya te indiqué que la idea sobre la construcción de los cardinales infinitos basándome en el método de las clases estaba en fase de meditación, que estaba solo "hilvanada", no se si entendiste la expresión, me refería a que solo tenía un esbozo del asunto, habrá que concretar bien todos los puntos, no hay duda, para que pueda considerarse una demostración.

Respecto a la hipótesis del continuo hay algo que me dices que no entiendo. Si somos capaces de establecer los ordinales y asociar a cada ordinal un cardinal, deberíamos ser capaces de afirmar si el cardinal siguiente al de los naturales es el de los reales, y eso supone demostrar la hipótesis del continuo. ¡¿?!

Saludos, Jabato. ;D