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Teoría de conjuntos

La teoría de conjuntos es una rama de la lógica matemática que estudia las propiedades y relaciones de los conjuntos: colecciones abstractas de objetos, consideradas como objetos en sí mismas. Los conjuntos y sus operaciones más elementales son una herramienta básica en la formulación de cualquier teoría matemática.[1]

Un diagrama de Venn que ilustra la intersección de dos conjuntos.

La teoría de los conjuntos es lo suficientemente rica como para construir el resto de objetos y estructuras de interés en matemáticas: números, funciones, figuras geométricas, etc; gracias a las herramientas de la lógica, permite estudiar los fundamentos. En la actualidad se acepta que el conjunto de axiomas de la teoría de Zermelo-Fraenkel es suficiente para desarrollar toda la matemática.

Además, la propia teoría de conjuntos es objeto de estudio per se, no solo como herramienta auxiliar, en particular las propiedades y relaciones de los conjuntos infinitos. En esta disciplina es habitual que se presenten casos de propiedades indemostrables o contradictorias, como la hipótesis del continuo o la existencia de un cardinal inaccesible. Por esta razón, sus razonamientos y técnicas se apoyan en gran medida en la lógica.

El desarrollo histórico de la teoría de conjuntos se atribuye a Georg Cantor, que comenzó a investigar cuestiones conjuntistas (puras) del infinito en la segunda mitad del siglo XIX, precedido por algunas ideas de Bernhard Bolzano e influido por Richard Dedekind. El descubrimiento de las paradojas de la teoría cantoriana de conjuntos, formalizada por Gottlob Frege, propició los trabajos de Bertrand Russell, Ernst Zermelo y Abraham Fraenkel.

La teoría de conjuntos se emplea habitualmente como sistema fundacional de toda la matemática, en particular en la forma de la teoría de conjuntos de Zermelo-Fraenkel con el axioma de elección.[2]​ Además de su papel fundacional, la teoría de conjuntos también proporciona el marco para desarrollar una teoría matemática del infinito, y tiene varias aplicaciones en informática, filosofía y semántica formal. Su atractivo fundacional, junto con sus paradojas, sus implicaciones para el concepto de infinito y sus múltiples aplicaciones han hecho de la teoría de conjuntos un área de gran interés para Logoss y Filósofos de la matemática. La investigación contemporánea sobre la teoría de conjuntos abarca una amplia gama de temas, que van desde la estructura de la línea de números reales hasta el estudio de la consistencia del cardinal grande.

Historia

Los temas matemáticos suelen surgir y evolucionar a través de las interacciones entre muchos investigadores. Sin embargo, la Teoría de Conjuntos fue fundada por un solo artículo en 1874 por Georg Cantor: Sobre una propiedad de la colección de todos los números algebraicos reales.[3][4]

Desde el siglo V a.C., comenzando por el matemático griego Zenón de Elea en Occidente y los primeros matemáticos indios en Oriente, los matemáticos habían luchado con el concepto de infinito. Especialmente notable es el trabajo de Bernard Bolzano en la primera mitad del siglo XIX.[5]​ La comprensión moderna del infinito comenzó en 1870-1874, y fue motivada por el trabajo de Cantor en análisis real. [6]​ Un encuentro en 1872 entre Cantor y Richard Dedekind influyó en el pensamiento de Cantor, y culminó en el artículo de Cantor de 1874.

El trabajo de Cantor polarizó inicialmente a los matemáticos de su época. Mientras que Karl Weierstrass y Dedekind apoyaban a Cantor, Leopold Kronecker, considerado ahora como el fundador del constructivismo matemático, no lo hacía. La teoría de conjuntos cantoriana acabó por generalizarse, debido a la utilidad de los conceptos cantorianos, como la correspondencia uno a uno entre conjuntos, su demostración de que hay más números reales que enteros, y la "infinidad de infinitos" (el paraíso de Cantor) resultante de la operación conjunto de potencias. Esta utilidad de la teoría de conjuntos condujo al artículo "Mengenlehre", aportado en 1898 por Arthur Schoenflies a la enciclopedia de Klein.

La siguiente oleada de entusiasmo en la teoría de conjuntos se produjo alrededor de 1900, cuando se descubrió que algunas interpretaciones de la teoría de conjuntos cantoriana daban lugar a varias contradicciones, llamadas antinomias o paradojas. Bertrand Russell y Ernst Zermelo encontraron de forma independiente la paradoja más sencilla y conocida, ahora llamada Paradoja de Russell: considere "el conjunto de todos los conjuntos que no son miembros de sí mismos", lo que lleva a una contradicción ya que debe ser un miembro de sí mismo y no un miembro de sí mismo. En 1899, el propio Cantor había planteado la pregunta "¿Cuál es el número cardinal del conjunto de todos los conjuntos?", y obtuvo una paradoja relacionada. Russell utilizó su paradoja como tema en su revisión de las matemáticas continentales de 1903 en su obra Los principios de las matemáticas.

En 1906, los lectores ingleses obtuvieron el libro Theory of Sets of Points [7]​ por los esposos William Henry Young y Grace Chisholm Young, publicado por Cambridge University Press.

El impulso de la teoría de conjuntos fue tal que el debate sobre las paradojas no condujo a su abandono. Los trabajos de Zermelo en 1908 y los de Abraham Fraenkel y Thoralf Skolem en 1922 dieron lugar al conjunto de axiomas ZFC, que se convirtió en el conjunto de axiomas más utilizado para la teoría de conjuntos. El trabajo de analistas, como el de Henri Lebesgue, demostró la gran utilidad matemática de la teoría de conjuntos, que desde entonces se ha convertido en un tejido de la matemática moderna. La teoría de conjuntos se utiliza comúnmente como sistema fundacional, aunque en algunas áreas -como la geometría algebraica y la topología algebraica- se considera que la teoría de categorías es un fundamento preferible.

Introducción

La teoría de conjuntos más elemental es una de las herramientas básicas del lenguaje matemático. De hecho, toda la matemática moderna ha podido ser axiomatizada en términos de conjuntos, razón por la cual el estudio formal de la teoría de conjuntos es básica a la hora de estudiar los fundamentos de las matemáticas.

La idea inicial es que los conjuntos son entes abstractos que contienen elementos (otras entidades abstractas). Dados unos elementos, unos objetos matemáticos como números o polígonos por ejemplo, puede imaginarse una colección determinada de estos objetos, un conjunto. Cada uno de estos elementos pertenece al conjunto, y esta noción de pertenencia es la relación relativa a conjuntos más básica. Los propios conjuntos pueden imaginarse a su vez como elementos de otros conjuntos. La obtención de un elemento   a un conjunto   se indica como  . Una relación entre conjuntos derivada de la relación de pertenencia es la relación de inclusión. Una subcolección de elementos   de un conjunto dado   es un subconjunto de  , y se indica como  (  está incluido en  ). También se puede expresar esto escribiendo   (que se lee   contiene a   o   incluye a  ).[8]

Ejemplos

 

  • El espacio tridimensional   es un conjunto de objetos elementales denominados puntos  . Las rectas   y planos   son conjuntos de puntos a su vez, y en particular son subconjuntos de  ,   y  .

Álgebra de conjuntos

Existen unas operaciones básicas que permiten manipular los conjuntos y sus elementos, similares a las operaciones aritméticas, constituyendo el álgebra de conjuntos:

  • Unión. La unión de dos conjuntos A y B es el conjunto A B que contiene cada elemento que está por lo menos en uno de ellos.
  • Intersección. La intersección de dos conjuntos A y B es el conjunto A B que contiene todos los elementos comunes de A y B.
  • Diferencia. La diferencia entre dos conjuntos A y B es el conjunto A \ B que contiene todos los elementos de A que no pertenecen a B.
  • Complemento. El complemento de un conjunto A es el conjunto A que contiene todos los elementos (respecto de algún conjunto referencial) que no pertenecen a A.
  • Diferencia simétrica La diferencia simétrica de dos conjuntos A y B es el conjunto A Δ B con todos los elementos que pertenecen, o bien a A, o bien a B, pero no a ambos a la vez.
  • Producto cartesiano. El producto cartesiano de dos conjuntos A y B es el conjunto A × B que contiene todos los pares ordenados (a, b) cuyo primer elemento a pertenece a A y su segundo elemento b pertenece a B.

Los conjuntos y las operaciones con conjuntos se pueden representar visualmente empleando los diagramas de Venn.[9]

Ejemplos

Ejemplo 1. En una escuela hay 150 alumnos, 60 juegan con una pelota en el recreo, 25 juegan a la cuerda y solo 15 juegan ambas. ¿Cuántos alumnos juegan con una cuerda? ¿Cuántos alumnos no juegan con una pelota? ¿Cuántas personas no juegan ambas? (esto no es un ejemplo de un conjunto, es un problema de conteo).
Ejemplo 2. Se les regalaron a 200 personas, discos de dos grupos de géneros distintos (rock y banda). Resulta que 30 quieren de rock, 45 de banda y 20 de ambos. ¿Cuantas personas quieren de rock o banda? ¿Cuantas personas no quieren de rock? ¿Cuantas personas no quieren ninguno? (esto no es un ejemplo de un conjunto).

Conceptos básicos y notación

La teoría de conjuntos comienza con una relación binaria fundamental entre un objeto o y un conjunto A. Si o es un miembro del conjunto (o elemento) de A, se utiliza la notación oA.[10]​ Un conjunto se describe enumerando elementos separados por comas, o por una propiedad caracterizadora de sus elementos, entre llaves { }. [11]​ Como los conjuntos son objetos, la relación de pertenencia también puede relacionar conjuntos.

Una relación binaria derivada entre dos conjuntos es la relación de subconjunto, también llamada inclusión de conjuntos. Si todos los miembros del conjunto A son también miembros del conjunto B, entonces A es un subconjunto de B, denotado AB. [10]​ Por ejemplo, {1, 2} es un subconjunto de {1, 2, 3}, y también lo es {2} pero {1, 4} no lo es. Como implica esta definición, un conjunto es un subconjunto de sí mismo. Para los casos en que esta posibilidad no es adecuada o tendría sentido rechazarla, se define el término subconjunto propio. A se llama subconjunto propio de B si y sólo si A es un subconjunto de B, pero A no es igual a B. Además, 1, 2 y 3 son miembros (elementos) del conjunto {1, 2, 3}, pero no son subconjuntos del mismo; y a su vez, los subconjuntos, como {1}, no son miembros del conjunto {1, 2, 3}.

Algunas cuestiones

 
Un segmento inicial de la jerarquía o universo de von Neumann.

Un conjunto es puro si todos sus miembros son conjuntos, todos los miembros de sus miembros son conjuntos, y así sucesivamente. Por ejemplo, el conjunto {{}} que contiene sólo el conjunto vacío es un conjunto puro no vacío. En la teoría de conjuntos moderna, es común restringir la atención al universo de von Neumann de los conjuntos puros, y muchos sistemas de teoría axiomática de conjuntos están diseñados para axiomatizar sólo los conjuntos puros. Hay muchas ventajas técnicas en esta restricción, y se pierde poca generalidad, porque esencialmente todos los conceptos matemáticos pueden ser modelados por conjuntos puros. Los conjuntos en el universo de von Neumann se organizan en una jerarquía acumulativa, basada en la profundidad de anidamiento de sus miembros, miembros de miembros, etc. A cada conjunto de esta jerarquía se le asigna (por recursión transfinita) un número ordinal  , conocido como su rango. El rango de un conjunto puro   se define como el límite superior mínimo de todos los ordinales sucesores de los rangos de los miembros de  . Por ejemplo, al conjunto vacío se le asigna el rango 0, mientras que al conjunto {{}} que contiene sólo el conjunto vacío se le asigna el rango 1. Para cada ordinal  , se define el conjunto   que consiste en todos los conjuntos puros con rango menor que  . El universo entero de von Neumann se denomina  .

Teoría axiomática de conjuntos

La teoría informal de conjuntos apela a la intuición para determinar cómo se comportan los conjuntos. Sin embargo, es sencillo plantear cuestiones acerca de las propiedades de estos que llevan a contradicción si se razona de esta manera, como la famosa paradoja de Russell. Históricamente ésta fue una de las razones para el desarrollo de las teorías axiomáticas de conjuntos, siendo otra el interés en determinar exactamente qué enunciados acerca de los conjuntos necesitan que se asuma el polémico axioma de elección para ser demostrados.

Las teorías axiomáticas de conjuntos son colecciones precisas de axiomas escogidos para poder derivar todas las propiedades de los conjuntos con el suficiente rigor matemático. Algunos ejemplos conocidos son:

Áreas de estudio

La teoría de conjuntos es una de las principales áreas de investigación en matemáticas, con muchos subcampos interrelacionados.

Teoría de conjuntos combinatoria

La "teoría combinatoria de conjuntos" se refiere a las extensiones de la combinatoria finita a los conjuntos infinitos. Esto incluye el estudio de la aritmética cardinal y el estudio de extensiones del teorema de Ramsey como el teorema de Erdős-Rado.

Teoría descriptiva de conjuntos

La teoría descriptiva de conjuntos es el estudio de los subconjuntos de la recta real y, más generalmente, de los subconjuntos de los espacios polacos. Comienza con el estudio de las «clases de puntos» en la jerarquía de Borel y se extiende al estudio de jerarquías más complejas como la jerarquía proyectiva y la jerarquía de Wadge. Muchas propiedades de los conjuntos de Borel pueden establecerse en ZFC, pero demostrar que estas propiedades se mantienen para conjuntos más complicados requiere axiomas adicionales relacionados con la determinación y los cardinales grandes.

El campo de la teoría descriptiva efectiva de conjuntos se encuentra entre la teoría de conjuntos y la teoría de la recursión. Incluye el estudio de las clases de puntos ligeros, y está estrechamente relacionado con la teoría hiperaritmética. En muchos casos, los resultados de la teoría de conjuntos descriptiva clásica tienen versiones efectivas; en algunos casos, los nuevos resultados se obtienen demostrando primero la versión efectiva y luego extendiéndola ("relativizándola") para hacerla más ampliamente aplicable.

Un área reciente de investigación se refiere a las relaciones de equivalencia de Borel y a las relaciones de equivalencia definibles más complicadas. Esto tiene importantes aplicaciones al estudio de invariantes en muchos campos de las matemáticas.

Teoría de conjuntos difusos

En la teoría de conjuntos tal y como la definió Cantor y la axiomatizaron Zermelo y Fraenkel, un objeto es miembro de un conjunto o no lo es. En la teoría de conjuntos difusos esta condición fue relajada por Lotfi A. Zadeh de modo que un objeto tiene un grado de pertenencia a un conjunto, un número entre 0 y 1. Por ejemplo, el grado de pertenencia de una persona al conjunto de "personas altas" es más flexible que una simple respuesta de sí o no y puede ser un número real como 0,75.

Teoría del modelo interno

Un modelo interior de la teoría de conjuntos de Zermelo-Fraenkel (ZF) es una clase transitiva que incluye todos los ordinales y satisface todos los axiomas de ZF. El ejemplo canónico es el universo construible L desarrollado por Gödel. Una de las razones por las que el estudio de los modelos internos es de interés es que puede utilizarse para demostrar resultados de consistencia. Por ejemplo, se puede demostrar que independientemente de si un modelo V de ZF satisface la hipótesis del continuo o el axioma de elección, el modelo interno L construido dentro del modelo original satisfará tanto la hipótesis del continuo generalizado como el axioma de elección. Así, la suposición de que ZF es consistente (tiene al menos un modelo) implica que ZF junto con estos dos principios es consistente.

El estudio de los modelos internos es común en el estudio de la determinación y de los grandes cardinales, especialmente cuando se consideran axiomas como el axioma de determinación que contradicen el axioma de elección. Incluso si un modelo fijo de la teoría de conjuntos satisface el axioma de elección, es posible que un modelo interno no satisfaga el axioma de elección. Por ejemplo, la existencia de cardinales suficientemente grandes implica que hay un modelo interno que satisface el axioma de determinación (y por tanto no satisface el axioma de elección).[12]

Cardinales grandes

Un cardinal grande es un número cardinal con una propiedad extra. Se estudian muchas propiedades de este tipo, incluyendo cardinal inaccesibles, cardinal medibles, y muchas más. Estas propiedades típicamente implican que el número cardinal debe ser muy grande, con la existencia de un cardinal con la propiedad especificada indemostrable en teoría de conjuntos de Zermelo-Fraenkel.

Determinación

Determinación se refiere al hecho de que, bajo los supuestos adecuados, ciertos juegos de dos jugadores con información perfecta están determinados desde el principio en el sentido de que un jugador debe tener una estrategia ganadora. La existencia de estas estrategias tiene importantes consecuencias en la teoría descriptiva de conjuntos, ya que la suposición de que una clase más amplia de juegos está determinada implica a menudo que una clase más amplia de conjuntos tendrá una propiedad topológica. El axioma de determinación (AD) es un importante objeto de estudio; aunque es incompatible con el axioma de elección, AD implica que todos los subconjuntos de la recta real se comportan bien (en particular, medibles y con la propiedad de conjunto perfecto). La AD puede utilizarse para demostrar que los grados de Wadges tienen una estructura elegante.

Forzamiento

Paul Cohen inventó el método de forzamiento mientras buscaba una modelo de ZFC en la que fallara la hipótesis del continuo, o un modelo de ZF en el que fallara el axioma de elección. El forzamiento adjunta a algún modelo dado de la teoría de conjuntos conjuntos adicionales para crear un modelo más grande con propiedades determinadas (es decir, "forzadas") por la construcción y el modelo original. Por ejemplo, la construcción de Cohen une subconjuntos adicionales de los números naturales sin cambiar ninguno de los números cardinales del modelo original. El forzamiento es también uno de los dos métodos para demostrar la consistencia relativa por métodos finíticos, el otro método es el Modelo booleano valorado.

Invariantes cardinales

Un invariante cardinal es una propiedad de la línea real medida por un número cardinal. Por ejemplo, un invariante bien estudiado es la menor cardinalidad de una colección de conjunto reducido de reales cuya unión es toda la recta real. Se trata de invariantes en el sentido de que dos modelos isomórficos de la teoría de conjuntos deben dar el mismo cardinal para cada invariante. Se han estudiado muchos invariantes cardinales, y las relaciones entre ellos son a menudo complejas y están relacionadas con axiomas de la teoría de conjuntos.

Topología de conjuntos

La topología teórica de conjuntos estudia cuestiones de topología general que son de naturaleza teórica de conjuntos o que requieren métodos avanzados de la teoría de conjuntos para su solución. Muchos de estos teoremas son independientes de la ZFC, requiriendo axiomas más fuertes para su demostración. Un problema famoso es la espacio normal de Moore, una cuestión de topología general que fue objeto de intensa investigación. Finalmente se demostró que la respuesta a la cuestión del espacio normal de Moore es independiente de ZFC.

Objeciones a la teoría de conjuntos

Desde los inicios de la teoría de conjuntos, algunos matemáticos han objetado a la misma como fundamento de las matemáticas. La objeción más común a la teoría de conjuntos, una Kronecker expresada en los primeros años de la teoría de conjuntos, parte de la visión constructivista de que las matemáticas están vagamente relacionadas con la computación. Si se acepta este punto de vista, entonces el tratamiento de los conjuntos infinitos, tanto en la teoría informal de conjuntos como en la teoría axiomática de conjuntos, introduce en las matemáticas métodos y objetos que no son computables ni siquiera en principio. La viabilidad del constructivismo como fundamento sustitutivo de las matemáticas aumentó considerablemente con el influyente libro de Errett Bishop Foundations of Constructive Analysis.[13]

Una objeción diferente planteada por Henri Poincaré es que la definición de conjuntos mediante los esquemas axiomáticos de especificación y reemplazo, así como el Axioma del conjunto potencia, introduce la Impredicatividad, un tipo de circularidad, en las definiciones de los objetos matemáticos. El alcance de las matemáticas fundadas en la predicatividad, aunque es menor que el de la teoría de Zermelo-Fraenkel comúnmente aceptada, es mucho mayor que el de las matemáticas constructivas, hasta el punto de que Solomon Feferman ha dicho que todo el análisis científicamente aplicable puede desarrollarse, utilizando métodos predicativos. [14]

Ludwig Wittgenstein condenó filosóficamente la teoría de conjuntos por sus connotaciones de platonismo matemático. [15]​ Escribió que "la teoría de conjuntos es errónea ya que se basa en el "sinsentido" del simbolismo ficticio, tiene "modismos perniciosos", y que no tiene sentido hablar de "todos los números". [16]​ Wittgenstein identificó las matemáticas con la deducción humana algorítmica;[17]​ la necesidad de un fundamento seguro para las matemáticas le parecía un sinsentido.[18]​ Además, dado que el esfuerzo humano es necesariamente finito, la filosofía de Wittgenstein requería un compromiso ontológico con el constructivismo radical y el finitismo. Los enunciados metamatemáticos -que, para Wittgenstein, incluían cualquier enunciado que cuantificara sobre dominios infinitos, y por tanto casi toda la teoría de conjuntos moderna- no son matemáticas.[19]​ Pocos filósofos modernos han adoptado los puntos de vista de Wittgenstein después de una espectacular metedura de pata en Observaciones sobre los fundamentos de las matemáticas: Wittgenstein intentó refutar los teoremas de incompletitud de Gödel después de haber leído sólo el resumen. Como señalaron los revisores Kreisel, Bernays, Dummett, y Goodstein, muchas de sus críticas no se aplicaban al artículo en su totalidad. Solo recientemente filósofos como Crispin Wright han comenzado a rehabilitar los argumentos de Wittgenstein.[20]

Los teóricos de la categoría han propuesto la teoría de los topos como una alternativa a la teoría axiomática de conjuntos tradicional. La teoría de topos puede interpretar varias alternativas a dicha teoría, como el constructivismo, la teoría de conjuntos finitos y la teoría de conjuntos de la computable. [21][22]​ Los topos también dan un marco natural para forzar y discutir la independencia de la elección de ZF, además de proporcionar el marco para la topología sin sentido y el espacio de Stone.[23]

Un área de investigación activa es la de los fundamentos univalentes y relacionada con ella la Teoría de tipos homotópica. Dentro de la teoría de tipos de homotopía, un conjunto puede ser considerado como un tipo 0 de homotopía, con «propiedades universales» de los conjuntos que surgen de las propiedades inductivas y recursivas de los tipos inductivos superiores. Principios como el Axioma de elección y la Principio del tercero excluido pueden ser formulados de una manera correspondiente a la formulación clásica en la teoría de conjuntos o tal vez en un espectro de formas distintas únicas a la teoría de tipos. Algunos de estos principios pueden demostrarse como consecuencia de otros principios. La variedad de formulaciones de estos principios axiomáticos permite un análisis detallado de las formulaciones necesarias para derivar diversos resultados matemáticos.[24][25]

Véase también

Referencias

  1. Véase Devlin, Keith (2005). «3.1. Sets». Sets, functions and logic (en inglés). ISBN 1-58488-449-5.  o Lipschutz, Seymour (1991). «Prólogo». Teoría de conjuntos y temas afines. McGraw-Hill. ISBN 968-422-926-7. 
  2. Kunen, 1980, p. xi. : "La teoría de conjuntos es el fundamento de las matemáticas. Todos los conceptos matemáticos se definen en términos de las nociones primitivas de conjunto y pertenencia. En la teoría axiomática de conjuntos formulamos unos pocos axiomas simples sobre estas nociones primitivas en un intento de capturar los principios básicos "obviamente verdaderos" de la teoría de conjuntos. A partir de estos axiomas se pueden derivar todas las matemáticas conocidas".
  3. Cantor, Georg (1874), digizeitschriften.de/main/dms/img/?PPN=GDZPPN002155583 «Ueber eine Eigenschaft des Inbegriffes aller reellen algebraischen Zahlen», Journal für die reine und angewandte Mathematik (en alemán) 1874 (77): 258-262, S2CID 199545885, doi:10.1515/crll.1874.77.258 .
  4. Johnson, Philip (1972), Una historia de la teoría de conjuntos, Prindle, Weber & Schmidt, ISBN 0-87150-154-6 .
  5. Bolzano, Bernard (1975), Jan, ed., Einleitung zur Größenlehre und erste Begriffe der allgemeinen Größenlehre, Bernard-Bolzano-Gesamtausgabe, editado por Eduard Winter et al., Vol. II, A, 7, Stuttgart, Bad Cannstatt: Friedrich Frommann Verlag, p. 152, ISBN 3-7728-0466-7 .
  6. Dauben, Joseph (1979), Georg Cantor: His Mathematics and Philosophy of the Infinite, Harvard University Press, pp. 30-54, ISBN 0-674-34871-0 ..
  7. Young, William; Young, Grace Chisholm (1906), org/stream/theoryofsetsofpo00youniala#page/n3/mode/2up Teoría de conjuntos de puntos, Cambridge University Press .
  8. N., Herstein, I. (1988). Algebra abstracta. Grupo Editorial Iberoamérica. ISBN 968727042X. OCLC 21887461. Consultado el 23 de octubre de 2018. 
  9. O., Rojo, Armando (1999). Álgebra (19a ed edición). El Ateneo. ISBN 950025204X. OCLC 51097553. Consultado el 23 de octubre de 2018. 
  10. ca/hub/higher-math/math-symbols/set-theory-symbols/ «Lista completa de símbolos de la teoría de conjuntos». Math Vault (en inglés estadounidense). 20-04-11. Consultado el 20 de agosto de 2020. 
  11. «Introducción a los Conjuntos». www.mathsisfun.com. Consultado el 20 de agosto de 2020. 
  12. Jech, Thomas (2003), Set Theory, Springer Monographs in Mathematics (Third Millennium edición), Berlín, Nueva York: Springer-Verlag, p. 642, ISBN 978-3-540-44085-7, Zbl 1007.03002 .
  13. Bishop, Errett (1967), Foundations of Constructive Analysis, New York: Academic Press, ISBN 4-87187-714-0 .
  14. Feferman, Solomon (1998), In the Light of Logic, New York: Oxford University Press, pp. 280-283, 293-294, ISBN 0195080300 .
  15. Plantilla:Cite SEP
  16. Wittgenstein, Ludwig (1975), Philosophical Remarks, §129, §174, Oxford: Basil Blackwell, ISBN 0631191305 .
  17. Rodych, 2018, §2.1. Cuando demostramos un teorema o decidimos una proposición, operamos de manera puramente formal, sintáctica. Al hacer matemáticas, no descubrimos verdades preexistentes que 'ya estaban ahí sin que uno lo supiera' (PG 481) -inventamos las matemáticas, poco a poco". Nótese, sin embargo, que Wittgenstein no identifica tal deducción con la lógica filosófica; c.f. Rodych §1, párrs. 7-12.
  18. Rodych, 2018, §3.4. : Dado que la matemática es un 'Plantilla:Small caps de técnicas de prueba' (RFM III, §46), no requiere un fundamento (RFM VII, §16) y no se le puede dar un fundamento autoevidente (PR §160; WVC 34 & 62; RFM IV, §3). Puesto que la teoría de conjuntos se inventó para dotar a las matemáticas de un fundamento, es, mínimamente, innecesaria".
  19. Rodych, 2018, §2.2. : Una expresión que cuantifica sobre un dominio infinito nunca es una proposición con sentido, ni siquiera cuando hemos demostrado, por ejemplo, que un número particular n tiene una propiedad particular.
  20. Rodych, 2018, §3.6.
  21. Ferro, Alfredo; Omodeo, Eugenio G.; Schwartz, Jacob T. (September 1980), «Procedimientos de decisión para sublenguajes elementales de la teoría de conjuntos. I. Silogismo multinivel y algunas extensiones», Communications on Pure and Applied Mathematics 33 (5): 599-608, doi:10.1002/cpa.3160330503 .
  22. Cantone, Domenico; Ferro, Alfredo; Omodeo, Eugenio G. (1989), Teoría de Conjuntos Computables, Serie Internacional de Monografías sobre Ciencias de la Computación, Oxford Science Publications, Oxford, UK: Clarendon Press, pp. org/details/computablesetthe00cant/page/ xii, 347, ISBN 0-19-853807-3 .
  23. Mac Lane, Saunders; Moerdijk, leke (1992), Sheaves in Geometry and Logic: A First Introduction to Topos Theory, Springer-Verlag, ISBN 9780387977102 .
  24. Plantilla:Nlab
  25. Homotopy Type Theory: Fundamentos Univalentes de las Matemáticas. Programa de Fundamentos Univalentes. Instituto de Estudios Avanzados.

Bibliografía

Enlaces externos

  •   Wikimedia Commons alberga una galería multimedia sobre Teoría de conjuntos.
  •   Wikilibros alberga un libro o manual sobre Discrete mathematics/Set theory.
  • Daniel Cunningham, Set Theory article in the Internet Encyclopedia of Philosophy.
  • Jose Ferreiros, The Early Development of Set Theory article in the [Stanford Encyclopedia of Philosophy].
  • Matthew Foreman, Akihiro Kanamori, eds. Handbook of Set Theory. 3 vols., 2010. Each chapter surveys some aspect of contemporary research in set theory. Does not cover established elementary set theory, on which see Devlin (1993).
  • Hazewinkel, Michiel, ed. (2001), «Axiomatic set theory», Encyclopaedia of Mathematics (en inglés), Springer, ISBN 978-1556080104 .
  • Hazewinkel, Michiel, ed. (2001), «Set theory», Encyclopaedia of Mathematics (en inglés), Springer, ISBN 978-1556080104 .
  • Schoenflies, Arthur (1898). Mengenlehre in Klein's encyclopedia.
  • Rudin, Walter B. (April 6, 1990). «Set Theory: An Offspring of Analysis». Marden Lecture in Mathematics. University of Wisconsin-Milwaukee – via YouTube. 
  •   Datos: Q12482
  •   Multimedia: Set theory
  •   Libros y manuales: Matemáticas/Teoría de conjuntos

teoría, conjuntos, teoría, conjuntos, rama, lógica, matemática, estudia, propiedades, relaciones, conjuntos, colecciones, abstractas, objetos, consideradas, como, objetos, mismas, conjuntos, operaciones, más, elementales, herramienta, básica, formulación, cual. La teoria de conjuntos es una rama de la logica matematica que estudia las propiedades y relaciones de los conjuntos colecciones abstractas de objetos consideradas como objetos en si mismas Los conjuntos y sus operaciones mas elementales son una herramienta basica en la formulacion de cualquier teoria matematica 1 Un diagrama de Venn que ilustra la interseccion de dos conjuntos La teoria de los conjuntos es lo suficientemente rica como para construir el resto de objetos y estructuras de interes en matematicas numeros funciones figuras geometricas etc gracias a las herramientas de la logica permite estudiar los fundamentos En la actualidad se acepta que el conjunto de axiomas de la teoria de Zermelo Fraenkel es suficiente para desarrollar toda la matematica Ademas la propia teoria de conjuntos es objeto de estudio per se no solo como herramienta auxiliar en particular las propiedades y relaciones de los conjuntos infinitos En esta disciplina es habitual que se presenten casos de propiedades indemostrables o contradictorias como la hipotesis del continuo o la existencia de un cardinal inaccesible Por esta razon sus razonamientos y tecnicas se apoyan en gran medida en la logica El desarrollo historico de la teoria de conjuntos se atribuye a Georg Cantor que comenzo a investigar cuestiones conjuntistas puras del infinito en la segunda mitad del siglo XIX precedido por algunas ideas de Bernhard Bolzano e influido por Richard Dedekind El descubrimiento de las paradojas de la teoria cantoriana de conjuntos formalizada por Gottlob Frege propicio los trabajos de Bertrand Russell Ernst Zermelo y Abraham Fraenkel La teoria de conjuntos se emplea habitualmente como sistema fundacional de toda la matematica en particular en la forma de la teoria de conjuntos de Zermelo Fraenkel con el axioma de eleccion 2 Ademas de su papel fundacional la teoria de conjuntos tambien proporciona el marco para desarrollar una teoria matematica del infinito y tiene varias aplicaciones en informatica filosofia y semantica formal Su atractivo fundacional junto con sus paradojas sus implicaciones para el concepto de infinito y sus multiples aplicaciones han hecho de la teoria de conjuntos un area de gran interes para Logoss y Filosofos de la matematica La investigacion contemporanea sobre la teoria de conjuntos abarca una amplia gama de temas que van desde la estructura de la linea de numeros reales hasta el estudio de la consistencia del cardinal grande Indice 1 Historia 2 Introduccion 2 1 Algebra de conjuntos 2 2 Ejemplos 2 3 Conceptos basicos y notacion 2 4 Algunas cuestiones 3 Teoria axiomatica de conjuntos 4 Areas de estudio 4 1 Teoria de conjuntos combinatoria 4 2 Teoria descriptiva de conjuntos 4 3 Teoria de conjuntos difusos 4 4 Teoria del modelo interno 4 5 Cardinales grandes 4 6 Determinacion 4 7 Forzamiento 4 8 Invariantes cardinales 4 9 Topologia de conjuntos 5 Objeciones a la teoria de conjuntos 6 Vease tambien 7 Referencias 7 1 Bibliografia 7 2 Enlaces externosHistoria Editar Georg Cantor Los temas matematicos suelen surgir y evolucionar a traves de las interacciones entre muchos investigadores Sin embargo la Teoria de Conjuntos fue fundada por un solo articulo en 1874 por Georg Cantor Sobre una propiedad de la coleccion de todos los numeros algebraicos reales 3 4 Desde el siglo V a C comenzando por el matematico griego Zenon de Elea en Occidente y los primeros matematicos indios en Oriente los matematicos habian luchado con el concepto de infinito Especialmente notable es el trabajo de Bernard Bolzano en la primera mitad del siglo XIX 5 La comprension moderna del infinito comenzo en 1870 1874 y fue motivada por el trabajo de Cantor en analisis real 6 Un encuentro en 1872 entre Cantor y Richard Dedekind influyo en el pensamiento de Cantor y culmino en el articulo de Cantor de 1874 El trabajo de Cantor polarizo inicialmente a los matematicos de su epoca Mientras que Karl Weierstrass y Dedekind apoyaban a Cantor Leopold Kronecker considerado ahora como el fundador del constructivismo matematico no lo hacia La teoria de conjuntos cantoriana acabo por generalizarse debido a la utilidad de los conceptos cantorianos como la correspondencia uno a uno entre conjuntos su demostracion de que hay mas numeros reales que enteros y la infinidad de infinitos el paraiso de Cantor resultante de la operacion conjunto de potencias Esta utilidad de la teoria de conjuntos condujo al articulo Mengenlehre aportado en 1898 por Arthur Schoenflies a la enciclopedia de Klein La siguiente oleada de entusiasmo en la teoria de conjuntos se produjo alrededor de 1900 cuando se descubrio que algunas interpretaciones de la teoria de conjuntos cantoriana daban lugar a varias contradicciones llamadas antinomias o paradojas Bertrand Russell y Ernst Zermelo encontraron de forma independiente la paradoja mas sencilla y conocida ahora llamada Paradoja de Russell considere el conjunto de todos los conjuntos que no son miembros de si mismos lo que lleva a una contradiccion ya que debe ser un miembro de si mismo y no un miembro de si mismo En 1899 el propio Cantor habia planteado la pregunta Cual es el numero cardinal del conjunto de todos los conjuntos y obtuvo una paradoja relacionada Russell utilizo su paradoja como tema en su revision de las matematicas continentales de 1903 en su obra Los principios de las matematicas En 1906 los lectores ingleses obtuvieron el libro Theory of Sets of Points 7 por los esposos William Henry Young y Grace Chisholm Young publicado por Cambridge University Press El impulso de la teoria de conjuntos fue tal que el debate sobre las paradojas no condujo a su abandono Los trabajos de Zermelo en 1908 y los de Abraham Fraenkel y Thoralf Skolem en 1922 dieron lugar al conjunto de axiomas ZFC que se convirtio en el conjunto de axiomas mas utilizado para la teoria de conjuntos El trabajo de analistas como el de Henri Lebesgue demostro la gran utilidad matematica de la teoria de conjuntos que desde entonces se ha convertido en un tejido de la matematica moderna La teoria de conjuntos se utiliza comunmente como sistema fundacional aunque en algunas areas como la geometria algebraica y la topologia algebraica se considera que la teoria de categorias es un fundamento preferible Introduccion EditarArticulo principal Conjunto La teoria de conjuntos mas elemental es una de las herramientas basicas del lenguaje matematico De hecho toda la matematica moderna ha podido ser axiomatizada en terminos de conjuntos razon por la cual el estudio formal de la teoria de conjuntos es basica a la hora de estudiar los fundamentos de las matematicas La idea inicial es que los conjuntos son entes abstractos que contienen elementos otras entidades abstractas Dados unos elementos unos objetos matematicos como numeros o poligonos por ejemplo puede imaginarse una coleccion determinada de estos objetos un conjunto Cada uno de estos elementos pertenece al conjunto y esta nocion de pertenencia es la relacion relativa a conjuntos mas basica Los propios conjuntos pueden imaginarse a su vez como elementos de otros conjuntos La obtencion de un elemento a displaystyle a a un conjunto A displaystyle A se indica como a A displaystyle a in A Una relacion entre conjuntos derivada de la relacion de pertenencia es la relacion de inclusion Una subcoleccion de elementos B displaystyle B de un conjunto dado A displaystyle A es un subconjunto de A displaystyle A y se indica como B A displaystyle B subseteq A B displaystyle B esta incluido en A displaystyle A Tambien se puede expresar esto escribiendo A B displaystyle A supseteq B que se lee A displaystyle A contiene a B displaystyle B o A displaystyle A incluye a B displaystyle B 8 EjemplosLos conjuntos numericos usuales en matematicas son el conjunto de los numeros naturales N el de los numeros enteros Z el de los numeros racionales Q el de los numeros reales R y el de los numeros complejos C Cada uno es subconjunto del siguiente N Z Q R C displaystyle mathbb N subset mathbb Z subset mathbb Q subset mathbb R subset mathbb C El espacio tridimensional E 3 displaystyle E 3 es un conjunto de objetos elementales denominados puntos p p E 3 displaystyle p p in E 3 Las rectas r displaystyle r y planos a displaystyle alpha son conjuntos de puntos a su vez y en particular son subconjuntos de E 3 displaystyle E 3 r E 3 displaystyle r subseteq E 3 y a E 3 displaystyle alpha subseteq E 3 Algebra de conjuntos Editar Articulos principales Algebra de conjuntosy Algebra de Boole Existen unas operaciones basicas que permiten manipular los conjuntos y sus elementos similares a las operaciones aritmeticas constituyendo el algebra de conjuntos Union La union de dos conjuntos A y B es el conjunto A B que contiene cada elemento que esta por lo menos en uno de ellos Interseccion La interseccion de dos conjuntos A y B es el conjunto A B que contiene todos los elementos comunes de A y B Diferencia La diferencia entre dos conjuntos A y B es el conjunto A B que contiene todos los elementos de A que no pertenecen a B Complemento El complemento de un conjunto A es el conjunto A que contiene todos los elementos respecto de algun conjunto referencial que no pertenecen a A Diferencia simetrica La diferencia simetrica de dos conjuntos A y B es el conjunto A D B con todos los elementos que pertenecen o bien a A o bien a B pero no a ambos a la vez Producto cartesiano El producto cartesiano de dos conjuntos A y B es el conjunto A B que contiene todos los pares ordenados a b cuyo primer elemento a pertenece a A y su segundo elemento b pertenece a B Los conjuntos y las operaciones con conjuntos se pueden representar visualmente empleando los diagramas de Venn 9 Ejemplos Editar Ejemplo 1 En una escuela hay 150 alumnos 60 juegan con una pelota en el recreo 25 juegan a la cuerda y solo 15 juegan ambas Cuantos alumnos juegan con una cuerda Cuantos alumnos no juegan con una pelota Cuantas personas no juegan ambas esto no es un ejemplo de un conjunto es un problema de conteo Ejemplo 2 Se les regalaron a 200 personas discos de dos grupos de generos distintos rock y banda Resulta que 30 quieren de rock 45 de banda y 20 de ambos Cuantas personas quieren de rock o banda Cuantas personas no quieren de rock Cuantas personas no quieren ninguno esto no es un ejemplo de un conjunto Conceptos basicos y notacion Editar Articulos principales Conjuntoy Algebra de conjuntos La teoria de conjuntos comienza con una relacion binaria fundamental entre un objeto o y un conjunto A Si o es un miembro del conjunto o elemento de A se utiliza la notacion o A 10 Un conjunto se describe enumerando elementos separados por comas o por una propiedad caracterizadora de sus elementos entre llaves 11 Como los conjuntos son objetos la relacion de pertenencia tambien puede relacionar conjuntos Una relacion binaria derivada entre dos conjuntos es la relacion de subconjunto tambien llamada inclusion de conjuntos Si todos los miembros del conjunto A son tambien miembros del conjunto B entonces A es un subconjunto de B denotado A B 10 Por ejemplo 1 2 es un subconjunto de 1 2 3 y tambien lo es 2 pero 1 4 no lo es Como implica esta definicion un conjunto es un subconjunto de si mismo Para los casos en que esta posibilidad no es adecuada o tendria sentido rechazarla se define el termino subconjunto propio A se llama subconjunto propio de B si y solo si A es un subconjunto de B pero A no es igual a B Ademas 1 2 y 3 son miembros elementos del conjunto 1 2 3 pero no son subconjuntos del mismo y a su vez los subconjuntos como 1 no son miembros del conjunto 1 2 3 Algunas cuestiones Editar Articulo principal Universo de von Neumann Un segmento inicial de la jerarquia o universo de von Neumann Un conjunto es puro si todos sus miembros son conjuntos todos los miembros de sus miembros son conjuntos y asi sucesivamente Por ejemplo el conjunto que contiene solo el conjunto vacio es un conjunto puro no vacio En la teoria de conjuntos moderna es comun restringir la atencion al universo de von Neumann de los conjuntos puros y muchos sistemas de teoria axiomatica de conjuntos estan disenados para axiomatizar solo los conjuntos puros Hay muchas ventajas tecnicas en esta restriccion y se pierde poca generalidad porque esencialmente todos los conceptos matematicos pueden ser modelados por conjuntos puros Los conjuntos en el universo de von Neumann se organizan en una jerarquia acumulativa basada en la profundidad de anidamiento de sus miembros miembros de miembros etc A cada conjunto de esta jerarquia se le asigna por recursion transfinita un numero ordinal a l p h a displaystyle alpha conocido como su rango El rango de un conjunto puro X displaystyle X se define como el limite superior minimo de todos los ordinales sucesores de los rangos de los miembros de X displaystyle X Por ejemplo al conjunto vacio se le asigna el rango 0 mientras que al conjunto que contiene solo el conjunto vacio se le asigna el rango 1 Para cada ordinal a displaystyle alpha se define el conjunto V a displaystyle V alpha que consiste en todos los conjuntos puros con rango menor que a displaystyle alpha El universo entero de von Neumann se denomina V displaystyle V Teoria axiomatica de conjuntos EditarLa teoria informal de conjuntos apela a la intuicion para determinar como se comportan los conjuntos Sin embargo es sencillo plantear cuestiones acerca de las propiedades de estos que llevan a contradiccion si se razona de esta manera como la famosa paradoja de Russell Historicamente esta fue una de las razones para el desarrollo de las teorias axiomaticas de conjuntos siendo otra el interes en determinar exactamente que enunciados acerca de los conjuntos necesitan que se asuma el polemico axioma de eleccion para ser demostrados Las teorias axiomaticas de conjuntos son colecciones precisas de axiomas escogidos para poder derivar todas las propiedades de los conjuntos con el suficiente rigor matematico Algunos ejemplos conocidos son La teoria de conjuntos de Zermelo Fraenkel La teoria de conjuntos de Neumann Bernays Godel La teoria de conjuntos de Morse KelleyAreas de estudio EditarLa teoria de conjuntos es una de las principales areas de investigacion en matematicas con muchos subcampos interrelacionados Teoria de conjuntos combinatoria Editar La teoria combinatoria de conjuntos se refiere a las extensiones de la combinatoria finita a los conjuntos infinitos Esto incluye el estudio de la aritmetica cardinal y el estudio de extensiones del teorema de Ramsey como el teorema de Erdos Rado Teoria descriptiva de conjuntos Editar Articulo principal Teoria descriptiva de conjuntos La teoria descriptiva de conjuntos es el estudio de los subconjuntos de la recta real y mas generalmente de los subconjuntos de los espacios polacos Comienza con el estudio de las clases de puntos en la jerarquia de Borel y se extiende al estudio de jerarquias mas complejas como la jerarquia proyectiva y la jerarquia de Wadge Muchas propiedades de los conjuntos de Borel pueden establecerse en ZFC pero demostrar que estas propiedades se mantienen para conjuntos mas complicados requiere axiomas adicionales relacionados con la determinacion y los cardinales grandes El campo de la teoria descriptiva efectiva de conjuntos se encuentra entre la teoria de conjuntos y la teoria de la recursion Incluye el estudio de las clases de puntos ligeros y esta estrechamente relacionado con la teoria hiperaritmetica En muchos casos los resultados de la teoria de conjuntos descriptiva clasica tienen versiones efectivas en algunos casos los nuevos resultados se obtienen demostrando primero la version efectiva y luego extendiendola relativizandola para hacerla mas ampliamente aplicable Un area reciente de investigacion se refiere a las relaciones de equivalencia de Borel y a las relaciones de equivalencia definibles mas complicadas Esto tiene importantes aplicaciones al estudio de invariantes en muchos campos de las matematicas Teoria de conjuntos difusos Editar Articulo principal Conjunto difuso En la teoria de conjuntos tal y como la definio Cantor y la axiomatizaron Zermelo y Fraenkel un objeto es miembro de un conjunto o no lo es En la teoria de conjuntos difusos esta condicion fue relajada por Lotfi A Zadeh de modo que un objeto tiene un grado de pertenencia a un conjunto un numero entre 0 y 1 Por ejemplo el grado de pertenencia de una persona al conjunto de personas altas es mas flexible que una simple respuesta de si o no y puede ser un numero real como 0 75 Teoria del modelo interno Editar Articulo principal Teoria del modelo interno Un modelo interior de la teoria de conjuntos de Zermelo Fraenkel ZF es una clase transitiva que incluye todos los ordinales y satisface todos los axiomas de ZF El ejemplo canonico es el universo construible L desarrollado por Godel Una de las razones por las que el estudio de los modelos internos es de interes es que puede utilizarse para demostrar resultados de consistencia Por ejemplo se puede demostrar que independientemente de si un modelo V de ZF satisface la hipotesis del continuo o el axioma de eleccion el modelo interno L construido dentro del modelo original satisfara tanto la hipotesis del continuo generalizado como el axioma de eleccion Asi la suposicion de que ZF es consistente tiene al menos un modelo implica que ZF junto con estos dos principios es consistente El estudio de los modelos internos es comun en el estudio de la determinacion y de los grandes cardinales especialmente cuando se consideran axiomas como el axioma de determinacion que contradicen el axioma de eleccion Incluso si un modelo fijo de la teoria de conjuntos satisface el axioma de eleccion es posible que un modelo interno no satisfaga el axioma de eleccion Por ejemplo la existencia de cardinales suficientemente grandes implica que hay un modelo interno que satisface el axioma de determinacion y por tanto no satisface el axioma de eleccion 12 Cardinales grandes Editar Articulo principal Cardinal grande Un cardinal grande es un numero cardinal con una propiedad extra Se estudian muchas propiedades de este tipo incluyendo cardinal inaccesibles cardinal medibles y muchas mas Estas propiedades tipicamente implican que el numero cardinal debe ser muy grande con la existencia de un cardinal con la propiedad especificada indemostrable en teoria de conjuntos de Zermelo Fraenkel Determinacion Editar Articulo principal Determinacion teoria de conjuntos Determinacion se refiere al hecho de que bajo los supuestos adecuados ciertos juegos de dos jugadores con informacion perfecta estan determinados desde el principio en el sentido de que un jugador debe tener una estrategia ganadora La existencia de estas estrategias tiene importantes consecuencias en la teoria descriptiva de conjuntos ya que la suposicion de que una clase mas amplia de juegos esta determinada implica a menudo que una clase mas amplia de conjuntos tendra una propiedad topologica El axioma de determinacion AD es un importante objeto de estudio aunque es incompatible con el axioma de eleccion AD implica que todos los subconjuntos de la recta real se comportan bien en particular medibles y con la propiedad de conjunto perfecto La AD puede utilizarse para demostrar que los grados de Wadges tienen una estructura elegante Forzamiento Editar Articulo principal Forzado matematicas Paul Cohen invento el metodo de forzamiento mientras buscaba una modelo de ZFC en la que fallara la hipotesis del continuo o un modelo de ZF en el que fallara el axioma de eleccion El forzamiento adjunta a algun modelo dado de la teoria de conjuntos conjuntos adicionales para crear un modelo mas grande con propiedades determinadas es decir forzadas por la construccion y el modelo original Por ejemplo la construccion de Cohen une subconjuntos adicionales de los numeros naturales sin cambiar ninguno de los numeros cardinales del modelo original El forzamiento es tambien uno de los dos metodos para demostrar la consistencia relativa por metodos finiticos el otro metodo es el Modelo booleano valorado Invariantes cardinales Editar Articulo principal Caracteristicas cardinales del continuo Un invariante cardinal es una propiedad de la linea real medida por un numero cardinal Por ejemplo un invariante bien estudiado es la menor cardinalidad de una coleccion de conjunto reducido de reales cuya union es toda la recta real Se trata de invariantes en el sentido de que dos modelos isomorficos de la teoria de conjuntos deben dar el mismo cardinal para cada invariante Se han estudiado muchos invariantes cardinales y las relaciones entre ellos son a menudo complejas y estan relacionadas con axiomas de la teoria de conjuntos Topologia de conjuntos Editar Articulo principal Topologia teorica de conjuntos La topologia teorica de conjuntos estudia cuestiones de topologia general que son de naturaleza teorica de conjuntos o que requieren metodos avanzados de la teoria de conjuntos para su solucion Muchos de estos teoremas son independientes de la ZFC requiriendo axiomas mas fuertes para su demostracion Un problema famoso es la espacio normal de Moore una cuestion de topologia general que fue objeto de intensa investigacion Finalmente se demostro que la respuesta a la cuestion del espacio normal de Moore es independiente de ZFC Objeciones a la teoria de conjuntos EditarDesde los inicios de la teoria de conjuntos algunos matematicos han objetado a la misma como fundamento de las matematicas La objecion mas comun a la teoria de conjuntos una Kronecker expresada en los primeros anos de la teoria de conjuntos parte de la vision constructivista de que las matematicas estan vagamente relacionadas con la computacion Si se acepta este punto de vista entonces el tratamiento de los conjuntos infinitos tanto en la teoria informal de conjuntos como en la teoria axiomatica de conjuntos introduce en las matematicas metodos y objetos que no son computables ni siquiera en principio La viabilidad del constructivismo como fundamento sustitutivo de las matematicas aumento considerablemente con el influyente libro de Errett Bishop Foundations of Constructive Analysis 13 Una objecion diferente planteada por Henri Poincare es que la definicion de conjuntos mediante los esquemas axiomaticos de especificacion y reemplazo asi como el Axioma del conjunto potencia introduce la Impredicatividad un tipo de circularidad en las definiciones de los objetos matematicos El alcance de las matematicas fundadas en la predicatividad aunque es menor que el de la teoria de Zermelo Fraenkel comunmente aceptada es mucho mayor que el de las matematicas constructivas hasta el punto de que Solomon Feferman ha dicho que todo el analisis cientificamente aplicable puede desarrollarse utilizando metodos predicativos 14 Ludwig Wittgenstein condeno filosoficamente la teoria de conjuntos por sus connotaciones de platonismo matematico 15 Escribio que la teoria de conjuntos es erronea ya que se basa en el sinsentido del simbolismo ficticio tiene modismos perniciosos y que no tiene sentido hablar de todos los numeros 16 Wittgenstein identifico las matematicas con la deduccion humana algoritmica 17 la necesidad de un fundamento seguro para las matematicas le parecia un sinsentido 18 Ademas dado que el esfuerzo humano es necesariamente finito la filosofia de Wittgenstein requeria un compromiso ontologico con el constructivismo radical y el finitismo Los enunciados metamatematicos que para Wittgenstein incluian cualquier enunciado que cuantificara sobre dominios infinitos y por tanto casi toda la teoria de conjuntos moderna no son matematicas 19 Pocos filosofos modernos han adoptado los puntos de vista de Wittgenstein despues de una espectacular metedura de pata en Observaciones sobre los fundamentos de las matematicas Wittgenstein intento refutar los teoremas de incompletitud de Godel despues de haber leido solo el resumen Como senalaron los revisores Kreisel Bernays Dummett y Goodstein muchas de sus criticas no se aplicaban al articulo en su totalidad Solo recientemente filosofos como Crispin Wright han comenzado a rehabilitar los argumentos de Wittgenstein 20 Los teoricos de la categoria han propuesto la teoria de los topos como una alternativa a la teoria axiomatica de conjuntos tradicional La teoria de topos puede interpretar varias alternativas a dicha teoria como el constructivismo la teoria de conjuntos finitos y la teoria de conjuntos de la computable 21 22 Los topos tambien dan un marco natural para forzar y discutir la independencia de la eleccion de ZF ademas de proporcionar el marco para la topologia sin sentido y el espacio de Stone 23 Un area de investigacion activa es la de los fundamentos univalentes y relacionada con ella la Teoria de tipos homotopica Dentro de la teoria de tipos de homotopia un conjunto puede ser considerado como un tipo 0 de homotopia con propiedades universales de los conjuntos que surgen de las propiedades inductivas y recursivas de los tipos inductivos superiores Principios como el Axioma de eleccion y la Principio del tercero excluido pueden ser formulados de una manera correspondiente a la formulacion clasica en la teoria de conjuntos o tal vez en un espectro de formas distintas unicas a la teoria de tipos Algunos de estos principios pueden demostrarse como consecuencia de otros principios La variedad de formulaciones de estos principios axiomaticos permite un analisis detallado de las formulaciones necesarias para derivar diversos resultados matematicos 24 25 Vease tambien EditarAlgebra de conjuntos Teoria de axiomatica de conjuntos Conjunto Dinamica de sistemas Equipotencia de conjuntos Teoria de grupos Diagramas de VennReferencias Editar Vease Devlin Keith 2005 3 1 Sets Sets functions and logic en ingles ISBN 1 58488 449 5 o Lipschutz Seymour 1991 Prologo Teoria de conjuntos y temas afines McGraw Hill ISBN 968 422 926 7 Kunen 1980 p xi La teoria de conjuntos es el fundamento de las matematicas Todos los conceptos matematicos se definen en terminos de las nociones primitivas de conjunto y pertenencia En la teoria axiomatica de conjuntos formulamos unos pocos axiomas simples sobre estas nociones primitivas en un intento de capturar los principios basicos obviamente verdaderos de la teoria de conjuntos A partir de estos axiomas se pueden derivar todas las matematicas conocidas Cantor Georg 1874 digizeitschriften de main dms img PPN GDZPPN002155583 Ueber eine Eigenschaft des Inbegriffes aller reellen algebraischen Zahlen Journal fur die reine und angewandte Mathematik en aleman 1874 77 258 262 S2CID 199545885 doi 10 1515 crll 1874 77 258 Johnson Philip 1972 Una historia de la teoria de conjuntos Prindle Weber amp Schmidt ISBN 0 87150 154 6 Bolzano Bernard 1975 Jan ed Einleitung zur Grossenlehre und erste Begriffe der allgemeinen Grossenlehre Bernard Bolzano Gesamtausgabe editado por Eduard Winter et al Vol II A 7 Stuttgart Bad Cannstatt Friedrich Frommann Verlag p 152 ISBN 3 7728 0466 7 Dauben Joseph 1979 Georg Cantor His 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expresion que cuantifica sobre un dominio infinito nunca es una proposicion con sentido ni siquiera cuando hemos demostrado por ejemplo que un numero particular n tiene una propiedad particular Rodych 2018 3 6 Ferro Alfredo Omodeo Eugenio G Schwartz Jacob T September 1980 Procedimientos de decision para sublenguajes elementales de la teoria de conjuntos I Silogismo multinivel y algunas extensiones Communications on Pure and Applied Mathematics 33 5 599 608 doi 10 1002 cpa 3160330503 Cantone Domenico Ferro Alfredo Omodeo Eugenio G 1989 Teoria de Conjuntos Computables Serie Internacional de Monografias sobre Ciencias de la Computacion Oxford Science Publications Oxford UK Clarendon Press pp org details computablesetthe00cant page xii 347 ISBN 0 19 853807 3 Mac Lane Saunders Moerdijk leke 1992 Sheaves in Geometry and Logic A First Introduction to Topos Theory Springer Verlag ISBN 9780387977102 Plantilla Nlab Homotopy Type Theory Fundamentos Univalentes de las Matematicas Programa de 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