冪集合公理
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数学における冪集合公理(べきしゅうごうこうり、: axiom of power set)とは、公理的集合論ツェルメロ=フレンケルの公理系の一つである。

ツェルメロ=フレンケルの公理系の形式言語において、この公理は次のように記述される: ∀ A ∃ P ∀ B [ B ∈ P ⟺ ∀ C ( C ∈ B ⇒ C ∈ A ) ] {\displaystyle \forall A\,\exists P\,\forall B\,[B\in P\iff \forall C\,(C\in B\Rightarrow C\in A)]}

ここで P は A の冪集合 P ( A ) {\displaystyle {\mathcal {P}}(A)} を表す。この公理を通常の言葉で言い直すと、次のようになる:任意の集合 A が与えられたとき、ある集合 P ( A ) {\displaystyle {\mathcal {P}}(A)} が存在し、 B のすべての元が A の元でもあるとき、またそのときに限り、 B が P ( A ) {\displaystyle {\mathcal {P}}(A)} に属する。

部分集合関係は公理的に定義されるため、形式言語において部分集合は用いられない。実際、公理はお互い独立なものでなければならない。外延性公理により、上記の集合は一意であり、このことはすべての集合に冪集合が存在することを意味する。

冪集合公理は集合論のほとんどの公理化において現れる。それは一般に問題を生じさせるものではないが、構成的集合論(英語版)においては可述性(predicativity)に関する懸念を解消するためにより弱いバージョンの冪集合公理が好まれている。
帰結

冪集合公理は、二つの集合 X {\displaystyle X} と Y {\displaystyle Y} に対し、次のようなデカルト積の簡単な定義を許す: X × Y = { ( x , y ) ;   x ∈ X ∧ y ∈ Y } . {\displaystyle X\times Y=\{(x,y);\ x\in X\land y\in Y\}.}

ここで x , y ∈ X ∪ Y , {\displaystyle x,y\in X\cup Y,} { x } , { x , y } ∈ P ( X ∪ Y ) , {\displaystyle \{x\},\{x,y\}\in {\mathcal {P}}(X\cup Y),} ( x , y ) := { { x } , { x , y } } ∈ P ( P ( X ∪ Y ) ) {\displaystyle (x,y):=\{\{x\},\{x,y\}\}\in {\mathcal {P}}({\mathcal {P}}(X\cup Y))}

であり、 X × Y ⊆ P ( P ( X ∪ Y ) ) {\displaystyle X\times Y\subseteq {\mathcal {P}}({\mathcal {P}}(X\cup Y))}

であるため、このデカルト積は集合であることに注意されたい。

任意の有限集合に対しても、デカルト積を次のように帰納的に定義することが出来る: X 1 × ⋯ × X n := ( X 1 × ⋯ × X n − 1 ) × X n . {\displaystyle X_{1}\times \cdots \times X_{n}:=(X_{1}\times \cdots \times X_{n-1})\times X_{n}.}

デカルト積の存在は、クリプキ=プラテクの集合論(英語版)におけるように、冪集合公理を用いなくても証明できることに注意されたい。
参考文献.mw-parser-output .ambox{border:1px solid #a2a9b1;border-left:10px solid #36c;background-color:#fbfbfb;box-sizing:border-box}.mw-parser-output .ambox+link+.ambox,.mw-parser-output .ambox+link+style+.ambox,.mw-parser-output .ambox+link+link+.ambox,.mw-parser-output .ambox+.mw-empty-elt+link+.ambox,.mw-parser-output .ambox+.mw-empty-elt+link+style+.ambox,.mw-parser-output .ambox+.mw-empty-elt+link+link+.ambox{margin-top:-1px}html body.mediawiki .mw-parser-output .ambox.mbox-small-left{margin:4px 1em 4px 0;overflow:hidden;width:238px;border-collapse:collapse;font-size:88%;line-height:1.25em}.mw-parser-output .ambox-speedy{border-left:10px solid #b32424;background-color:#fee7e6}.mw-parser-output .ambox-delete{border-left:10px solid #b32424}.mw-parser-output .ambox-content{border-left:10px solid #f28500}.mw-parser-output .ambox-style{border-left:10px solid #fc3}.mw-parser-output .ambox-move{border-left:10px solid #9932cc}.mw-parser-output .ambox-protection{border-left:10px solid #a2a9b1}.mw-parser-output .ambox .mbox-text{border:none;padding:0.25em 0.5em;width:100%;font-size:90%}.mw-parser-output .ambox .mbox-image{border:none;padding:2px 0 2px 0.5em;text-align:center}.mw-parser-output .ambox .mbox-imageright{border:none;padding:2px 0.5em 2px 0;text-align:center}.mw-parser-output .ambox .mbox-empty-cell{border:none;padding:0;width:1px}.mw-parser-output .ambox .mbox-image-div{width:52px}html.client-js body.skin-minerva .mw-parser-output .mbox-text-span{margin-left:23px!important}@media(min-width:720px){.mw-parser-output .ambox{margin:0 10%}}

出典は列挙するだけでなく、脚注などを用いてどの記述の情報源であるかを明記してください。記事の信頼性向上にご協力をお願いいたします。(2023年9月)


Paul Halmos, Naive set theory. Princeton, NJ: D. Van Nostrand Company, 1960. Reprinted by Springer-Verlag, New York, 1974. ISBN 0-387-90092-6 (Springer-Verlag edition).

Jech, Thomas, 2003. Set Theory: The Third Millennium Edition, Revised and Expanded. Springer. ISBN 3-540-44085-2.

Kunen, Kenneth, 1980. Set Theory: An Introduction to Independence Proofs. Elsevier. ISBN 0-444-86839-9.

この記事は、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス 表示-継承 3.0 非移植のもと提供されているオンライン数学辞典『PlanetMath』の項目Axiom of power setの本文を含む










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