- عنوان کتاب: Gödels Theorems and Zermelos Axioms
- نویسنده: Lorenz Halbeisen, Regula Krapf
- سال انتشار: 2025
- حوزه: نظریه ریاضی
- تعداد صفحه: 339
- زبان اصلی: انگلیسی
- نوع فایل: pdf
- حجم فایل: 3.33 مگابایت
این کتاب مقدمهای جامع بر مبانی ریاضیات ارائه میدهد، که در آن جامع بودن به این معنی است که ما تا حد امکان پیشنیازهای کمی را در نظر میگیریم. یکی از این فرضها، مفهوم محدودیت است که نمیتوان آن را در ریاضیات تعریف کرد. پایه و اساس محکم ریاضیاتی که ما ارائه میدهیم، بر منطق و مدلها استوار است. به طور خاص، این مبتنی بر اصل موضوعسازی هیلبرت از منطق صوری (شامل مفهوم اثباتهای صوری) و مفهوم مدلهای نظریههای ریاضی است. بر این اساس، ابتدا قضیه کامل بودن گودل و قضایای ناقص بودن گودل را اثبات میکنیم و سپس اصول موضوعه نظریه مجموعهها از نظر زرملو را معرفی میکنیم. از یک سو، قضایای گودل چارچوبی را تعیین میکنند که ریاضیات در آن رخ میدهد. از سوی دیگر، با استفاده از مثال آنالیز، خواهیم دید که چگونه ریاضیات میتواند در مدلی از نظریه مجموعهها توسعه یابد. بنابراین، قضایای گودل و اصول موضوعه زرملو در واقع پایههای محکمی از ریاضیات هستند. کتاب از چهار بخش تشکیل شده است. بخش اول مقدمهای بر منطق مرتبه اول از ابتدا است. با شروع از مجموعهای از نمادها، مفاهیم اساسی اثباتها و مدلهای رسمی توسعه داده میشوند، که در آنها به مفهوم متناهی بودن توجه ویژهای میشود. بخش دوم مربوط به قضیه کامل بودن گودل است. اثبات ما از ساختار هنکین [23] پیروی میکند. با این حال، ما ساختار هنکین را اصلاح کردیم تا فقط با مجموعههای بالقوه نامتناهی کار کند و از استفاده از مجموعههای بالفعل نامتناهی اجتناب شود. اگرچه روش هنکین برای امضاهای غیرقابل شمارش نیز کار میکند، ما با استفاده از قضیه لو، یک روش ساخت فوق حاصلضرب برای قضیه کامل بودن عمومی ارائه میدهیم. پس از یک فصل مقدماتی در مورد مدلهای شمارشپذیر حساب پئانو، بخش سوم عمدتاً مربوط به قضایای ناتمامیت گودل است که از ابتدا (یعنی صرفاً از اصول حساب پئانو) و بدون هیچ گونه استفاده از نظریه بازگشت ارائه خواهد شد. در فصلهای ۱۰ و ۱۲ برخی از نظریههای ضعیفتر حساب بررسی شدهاند. به طور خاص، در فصل 10 نشان داده شده است که قضیه اول ناتمامیت گودل برای حساب رابینسون نیز صدق میکند و در فصل 12 نشان داده شده است که حساب پرسبرگر کامل است. در بخش آخر، ابتدا اصول موضوعه نظریه مجموعهها از نظر زرملو، از جمله اصل انتخاب، را ارائه میدهیم. سپس به بررسی سازگاری این سیستم اصل موضوعی میپردازیم و مدلهای استاندارد و غیراستاندارد نظریه مجموعهها (از جمله مدل گودل L) را ارائه میدهیم. پس از معرفی ساخت مدلها با فرامحصولات، قضیه کامل بودن برای امضاهای غیرقابل شمارش و همچنین قضایای لوونهایم-اسکولم را ارائه میدهیم. در دو فصل آخر، چندین مدل استاندارد و غیر استاندارد از حساب پئانو و اعداد حقیقی میسازیم و مقدمهای کوتاه بر آنالیز غیر استاندارد ارائه میدهیم.
This book provides a self-contained introduction to the foundations of mathematics, where self-contained means that we assume as little prerequisites as possible. One such assumption is the notion of finiteness, which cannot be defined in mathematics. The firm foundation of mathematics we provide is based on logic and models. In particular, it is based on Hilbert’s axiomatisation of formal logic (including the notion of formal proofs), and on the notion of models of mathematical theories. On this basis, we first prove G¨odel’s Completeness Theorem and G¨odel’s Incompleteness Theorems, and then we introduce Zermelo’s Axioms of Set Theory. On the one hand, G¨odel’s Theorems set the framework within which mathematics takes place. On the other hand, using the example of Analysis, we shall see how mathematics can be developed in a model of Set Theory. So, G¨odel’s Theorems and Zermelo’s Axioms are indeed a firm foundation of mathematics. The book consists of four parts. The first part is an introduction to First- Order Logic from scratch. Starting with a set of symbols, the basic concepts of formal proofs and models are developed, where special care is given to the notion of finiteness. The second part is concerned with G¨odel’s Completeness Theorem. Our proof follows Henkin’s construction [23]. However, we modified Henkin’s construction in order to work just with potentially infinite sets and to avoid the use of actually infinite sets. Even though Henkin’s construction works also for uncountable signatures, we prove the general Completeness Theorem with an ultraproduct construction, using Loˇs’s Theorem. After a preliminary chapter on countable models of Peano Arithmetic, the third part is mainly concerned with G¨odel’s Incompleteness Theorems, which will be proved from scratch (i.e., purely from the axioms of Peano Arithmetic) without any use of Recursion Theory. In Chapter 10 and 12 some weaker theories of arithmetic are investigated. In particular, in Chapter 10 it is shown that G¨odel’s First Incompleteness Theorem also applies for Robinson Arithmetic and in Chapter 12 it is shown that Presburger Arithmetic is complete. In the last part we present first Zermelo’s axioms of Set Theory, including the Axiom of Choice. Then we discuss the consistency of this axiomatic system and provide standard and non-standard models of Set Theory (including G¨odel’s model L). After introducing the construction of models with ultraproducts, we prove the Completeness Theorem for uncountable signatures as well the the L¨owenheim-Skolem Theorems. In the last two chapters, we construct several standard and non-standard models of Peano Arithmetic and of the real numbers, and give a brief introduction to Non- Standard Analysis.
این کتاب را میتوانید از لینک زیر بصورت رایگان دانلود کنید:
Download: Gödels Theorems and Zermelos Axioms
نظرات کاربران