Ordinales y axiomas · Definición

Inducción transfinita

teoría de conjuntosordinales y axiomas

Cuando los índices dejan de ser números naturales, la inducción matemática ya no alcanza para cubrir todo el proceso. Este método permite demostrar propiedades y apoyar definiciones sobre cualquier buen orden, en especial sobre los ordinales.

Definición

Principio que permite demostrar que una propiedad vale para todos los números ordinales \(\mathrm{On}\), probando que, si vale para todos los anteriores a un ordinal \(\alpha\), también vale para él.

\[\forall\alpha[\forall\beta<\alpha P(\beta)\to P(\alpha)]\to\forall\alpha P(\alpha)\]

La versión general no separa casos: basta probar que \(P(\alpha)\) se sigue de \(P(\beta)\) para todo \(\beta<\alpha\). Su validez viene del buen orden de los ordinales, porque si existiera un contraejemplo, el menor de ellos produciría una contradicción.

Para probar que \(0+\alpha=\alpha\) para todo ordinal se puede organizar la prueba en tres casos: \(0+0=0\); en el sucesor, \(0+(\beta+1)=(0+\beta)+1=\beta+1\) por hipótesis; y en el límite, \(0+\lambda=\sup_{\beta<\lambda}(0+\beta)=\sup_{\beta<\lambda}\beta=\lambda\).

El error más frecuente es tratar un límite como si fuera sucesor, buscando un predecesor inmediato \(\lambda-1\) que no existe. Tampoco basta con revisar solo el ordinal inmediatamente anterior, porque el paso general necesita todos los \(\beta<\alpha\).

Para pensar

¿Por qué \(P(0)\) se sigue sin una prueba aparte?

Porque para \(\alpha=0\) no existe ningún \(\beta<0\), así que la condición es vacía.

Ejercicios 10

Referencias

  • Herbert B. Enderton, Elements of Set Theory, 1st edition, Academic Press, 1977.
  • Thomas Jech, Set Theory (The Third Millennium Edition), 3rd millennium edition, Springer, 2003.