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文檔簡(jiǎn)介
1.1集合的含義及其表示教學(xué)目標(biāo):1.使學(xué)生理解集合的含義,知道常用集合及其記法;2.使學(xué)生初步了解“屬于”關(guān)系和集合相等的意義,初步了解有限集、無(wú)限集、空集的意義;3.使學(xué)生初步掌握集合的表示方法,并能正確地表示一些簡(jiǎn)單的集合.教學(xué)重點(diǎn):集合的含義及表示方法.教學(xué)難點(diǎn):集合表示法的恰當(dāng)選擇.教學(xué)過程:一、問題情境1.情境:新生自我介紹:介紹家庭、原畢業(yè)學(xué)校、班級(jí).2.問題.在介紹的過程中,常常涉及像“家庭”、“學(xué)?!薄ⅰ鞍嗉?jí)”、“男生”、“女生”等概念,這些概念與“學(xué)生×××”相比,它們有什么共同的特征?答:都是反映個(gè)體和群體的關(guān)系,群體是有個(gè)體組成的.二、學(xué)生活動(dòng)1.介紹自己;2.列舉生活中的集合實(shí)例;3.分析、概括各集合實(shí)例的共同特征.三、數(shù)學(xué)建構(gòu)集合論的創(chuàng)始者康托爾(G.Cantor.1845-1918,德國(guó)數(shù)學(xué)家、集合論創(chuàng)始人,他于1895年談到“集合”一詞)曾說過:“集合是我們直覺或思維的并且是確定的彼此可以識(shí)別的對(duì)象的一個(gè)群體.”顯然這僅是給出一個(gè)描述性的說明.集合的概念是數(shù)學(xué)中不定義的原始概念.集合的含義:一般地,一定范圍內(nèi)確定的、不同的對(duì)象的全體組成一個(gè)集合(set).構(gòu)成集合的每一個(gè)個(gè)體都叫做集合的一個(gè)元素(element).“element中的字母”構(gòu)成一個(gè)集合,該集合的元素是__________________.為了書寫方便,我們通常用大寫拉丁字母表示集合,例如“集合、集合”.元素與集合的關(guān)系及符號(hào)表示:屬于,不屬于.集合的元素一般具有下列特點(diǎn)和性質(zhì):確定性:對(duì)于一個(gè)已知集合,它的元素是確定的.所謂確定性就是:任何一個(gè)事物或者是的元素,或者不是的元素,二者必居其一,即或有且只有一個(gè)成立.這是證明集合之間關(guān)系特別是相等關(guān)系時(shí),經(jīng)常使用的重要依據(jù).互異性:一個(gè)集合中的所含元素不允許重復(fù),確切的說,集合中的相同元素不能算作不同元素,而必須作為同一個(gè)元素看待.無(wú)序性:集合中的元素可以任意變動(dòng)次序.自然語(yǔ)言描述如{15的正整數(shù)約數(shù)}數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述規(guī)范格式為{x|p自然語(yǔ)言描述如{15的正整數(shù)約數(shù)}數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述規(guī)范格式為{x|p(x)}列舉法描述法圖示法列舉法:將集合中的元素一一列舉出來,并置于花括號(hào)“”內(nèi).用這種方法表示集合,元素之間要用逗號(hào)分隔,但列舉時(shí)與元素的次序無(wú)關(guān).如果兩個(gè)集合所含元素完全相同(即中的元素都是中元素,中元素也都是中的元素),那么稱這兩個(gè)集合相等.描述法:把集合中元素的公共屬性描述出來,寫在大括號(hào)內(nèi)的方法,期一般形式是.圖示法(Venn圖法):畫一條封閉的曲線,用它的內(nèi)部來表示一個(gè)集合.有時(shí)用Venn圖表示集合,更加形象直觀.常用數(shù)集的記法常用集合簡(jiǎn)稱記法全體非負(fù)整數(shù)的集合非負(fù)整數(shù)集(或自然數(shù)集)非負(fù)整數(shù)集內(nèi)除0的集合正整數(shù)集或全體整數(shù)的集合整數(shù)集全體有理數(shù)的集合有理數(shù)即全體實(shí)數(shù)的集合實(shí)數(shù)集有限集,無(wú)限集與空集.一般地,含有有限個(gè)元素的集合稱為有限集,含有無(wú)限個(gè)元素的集合稱為無(wú)限極.我們不含任何元素的集合稱為空集,記作.例如,集合就是空集.6.有關(guān)集合知識(shí)的歷史簡(jiǎn)介.四、數(shù)學(xué)運(yùn)用1.典例分析例1求不等式的解集.分析這是一個(gè)無(wú)限集,所以選用描述法表示.例2求方程所有實(shí)數(shù)解的集合.分析運(yùn)用一元二次方程的知識(shí)可以知道,其解集是空集.例3如何表示方程組的解集呢?分析這是一個(gè)熟悉的問題,但在集合的觀點(diǎn)下,如何正確表示是一個(gè)關(guān)鍵.例4寫出的解集.分析解集含兩個(gè)元素,所以寫解集時(shí)要注意和例3的區(qū)別.例5完成下列各題:(1)若集合,求實(shí)數(shù)的值;(2)若,求實(shí)數(shù).分析考察集合和元素之間的關(guān)系.2.課堂練習(xí)(1)用列舉法表示下列集合:①;②;③;④;⑤;⑥;⑦;⑧(2)用描述法表示下列集合:①奇數(shù)的集合;②正偶數(shù)的集合;③.五、回顧小結(jié)(1)集合的概念——集合、元素、屬于、不屬于、有限集、無(wú)限集、空集;(2)集合的表示——列舉法、描述法以及Venn圖;(3)集合的元素與元素的個(gè)數(shù);(4)常用數(shù)集的記法.六、作業(yè)課本第7頁(yè)練習(xí)3,4兩題.集合論簡(jiǎn)介數(shù)學(xué)的一個(gè)基本的分支學(xué)科,研究對(duì)象是一般集合。集合論在數(shù)學(xué)中占有一個(gè)獨(dú)特的地位,它的基本概念已滲透到數(shù)學(xué)的所有領(lǐng)域。集合論或集論是研究集合(由一堆抽象物件構(gòu)成的整體)的數(shù)學(xué)理論,包含集合、元素和成員關(guān)系等最基本數(shù)學(xué)概念。在大多數(shù)現(xiàn)代數(shù)學(xué)的公式化中,集合論提供了要如何描述數(shù)學(xué)物件的語(yǔ)言。集合論和邏輯與一階邏輯共同構(gòu)成了數(shù)學(xué)的公理化基礎(chǔ),以未定義的“集合”與“集合成員”等術(shù)語(yǔ)來形式化地建構(gòu)數(shù)學(xué)物件。在樸素集合論中,集合是被當(dāng)做一堆物件構(gòu)成的整體之類的自證概念。在公理化集合論中,集合和集合成員并不直接被定義,而是先規(guī)范可以描述其性質(zhì)的一些公理。在此一想法之下,集合和集合成員是有如在歐式幾何中的點(diǎn)和線,而不被直接定義。對(duì)集合論的異議一開始,有些數(shù)學(xué)家拒絕將集合論當(dāng)做數(shù)學(xué)的基礎(chǔ),認(rèn)為這只是一場(chǎng)含有奇幻元素的游戲。埃里特·比修普駁斥集合論是“上帝的數(shù)學(xué),應(yīng)該留給上帝”。而且,路德維?!ぞS特根斯坦特別對(duì)無(wú)限的操作有疑問,這也和策梅羅-弗蘭克爾集合論有關(guān)。維特根斯坦對(duì)于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的觀點(diǎn)曾被保羅·貝奈斯所批評(píng),且被克里斯平·賴特等人密切研究過。對(duì)集合論最常見的反對(duì)意見來自結(jié)構(gòu)主義者,他們認(rèn)為數(shù)學(xué)是和計(jì)算些微相關(guān)著的,但樸素集合論卻加入了非計(jì)算性的元素。拓樸斯理論曾被認(rèn)為是傳統(tǒng)公理化集合論的另一種選擇。拓樸斯理論可以被用來解譯各種集合集的替代方案,如結(jié)構(gòu)主義、模糊集合論、有限集合論和可計(jì)算集合論等。集合論(Settheory)作用按現(xiàn)代數(shù)學(xué)觀點(diǎn),數(shù)學(xué)各分支的研究對(duì)象或者本身是帶有某種特定結(jié)構(gòu)的集合如群、環(huán)、拓?fù)淇臻g,或者是可以通過集合來定義的(如自然數(shù)、實(shí)數(shù)、函數(shù))。從這個(gè)意義上說,集合論可以說是整個(gè)現(xiàn)代數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)。歷史集合論作為數(shù)學(xué)中最富創(chuàng)造性的偉大成果之一,是在19世紀(jì)末由德國(guó)的康托爾(1845-1918)創(chuàng)立起來的。但是,它萌發(fā)、孕育的歷史卻源遠(yuǎn)流長(zhǎng),至少可以追溯到兩千多年前。無(wú)窮集合的早期研究概念集合論是關(guān)于無(wú)窮集合和超窮數(shù)的數(shù)學(xué)理論。集合作為數(shù)學(xué)中最原始的概念之一,通常是指按照某種特征或規(guī)律結(jié)合起來的事物的總體。例如美國(guó)國(guó)會(huì)圖書館的全部藏書,自然數(shù)的全體以及直線上所有點(diǎn)的總體等等。集合論的全部歷史都是圍繞無(wú)窮集合而展開的。創(chuàng)立之前早在集合論創(chuàng)立之前兩千多年,數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家們就已經(jīng)接觸到了大量有關(guān)無(wú)窮的問題,古希臘的學(xué)者最先注意并考察了它們。公元前5世紀(jì),埃利亞學(xué)派的芝諾(約公元前490-前430),一共提出45個(gè)悖論,其中關(guān)于運(yùn)動(dòng)的四個(gè)悖論:二分法悖論、阿基里斯追龜悖論、飛矢不動(dòng)悖論與運(yùn)動(dòng)場(chǎng)悖論尤為著名,前三個(gè)悖論都與無(wú)窮直接有關(guān)。芝諾在悖論中雖然沒有明確使用無(wú)窮集合的概念,但問題的實(shí)質(zhì)卻與無(wú)窮集合有關(guān)。在數(shù)理哲學(xué)中,有兩種無(wú)窮方式歷來為數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家所關(guān)注,一種是無(wú)窮過程,稱為潛在無(wú)窮,一種是無(wú)窮整體,稱為實(shí)在無(wú)窮。希臘哲學(xué)家亞里士多德(前384-前322)最先提出要把潛在的無(wú)窮和實(shí)在的無(wú)窮加以區(qū)別,這種思想在當(dāng)今仍有重要意義。他認(rèn)為只存在潛在無(wú)窮,如地球的年齡是潛在無(wú)窮,但任意時(shí)刻都不是實(shí)在無(wú)窮。他承認(rèn)正整數(shù)是潛在無(wú)窮的,因?yàn)槿魏握麛?shù)加上1總能得到一個(gè)新數(shù)。對(duì)他來說,無(wú)窮集合是不存在的。哲學(xué)權(quán)威亞里士多德把無(wú)窮限于潛在無(wú)窮之內(nèi),如同下了一道禁令,誰(shuí)敢冒天下之大不韙,以至于影響對(duì)無(wú)窮集合的研究達(dá)兩千多年之久。創(chuàng)立過程公元5世紀(jì),拜占庭的普羅克拉斯(410-485)是歐幾里德《幾何原本》的著名評(píng)述者。他在研究直徑分圓問題時(shí),注意到圓的一根直徑分圓成兩個(gè)半圓,由于直徑有無(wú)窮多,所以必須有兩倍無(wú)窮多的半圓。為了解釋這個(gè)在許多人看來是一個(gè)矛盾的問題,他指出:任何人只能說有很大很大數(shù)目的直徑或者半圓,而不能說一個(gè)實(shí)實(shí)在在無(wú)窮多的直徑或者半圓,也就是說,無(wú)窮只能是一種觀念,而不是一個(gè)數(shù),不能參與運(yùn)算。其實(shí),他這里是接受了亞里士多德的潛無(wú)窮的概念,而否認(rèn)實(shí)無(wú)窮的概念,對(duì)這種對(duì)應(yīng)關(guān)系采用了回避的態(tài)度。到了中世紀(jì),隨著無(wú)窮集合的不斷出現(xiàn),部分能夠同整體構(gòu)成一一對(duì)應(yīng)這個(gè)事實(shí)也就越來越明顯地暴露出來。例如,數(shù)學(xué)家們注意到把兩個(gè)同心圓上的點(diǎn)用公共半徑聯(lián)結(jié)起來,就構(gòu)成兩個(gè)圓上的點(diǎn)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。近代科學(xué)的開拓者伽利略(1564-1642)注意到:兩個(gè)不等長(zhǎng)的線段上的點(diǎn)可以構(gòu)成一一對(duì)應(yīng)。他又注意到:正整數(shù)與它們的平方可以構(gòu)成一一對(duì)應(yīng),這說明無(wú)窮大有不同的“數(shù)量級(jí)”,不過伽利略認(rèn)為這是不可能的。他說,所有無(wú)窮大量都一樣,不能比較大小。到了十七世紀(jì),數(shù)學(xué)家把無(wú)窮小量引進(jìn)數(shù)學(xué),構(gòu)成所謂“無(wú)窮小演算”,這就是微積分的最早名稱。所謂積分法無(wú)非是無(wú)窮多個(gè)無(wú)窮小量加在一起,而微分法則是兩個(gè)無(wú)窮小量相除。由于無(wú)窮小量運(yùn)算的引進(jìn),無(wú)窮大模大樣地進(jìn)入數(shù)學(xué),雖然它給數(shù)學(xué)帶來前所未有的繁榮和進(jìn)步,它的基礎(chǔ)及其合法性仍然受到許多數(shù)學(xué)家的質(zhì)疑,他們對(duì)無(wú)窮仍然心存疑慮,這方面以“數(shù)學(xué)家之王”高斯(1777—1855)的意見為代表。高斯是一個(gè)潛在無(wú)窮論者,他在1831年7月12日給他的朋友舒馬赫爾的信中說“我必須最最強(qiáng)烈地反對(duì)你把無(wú)窮作為一完成的東西來使用,因?yàn)檫@在數(shù)學(xué)中是從來不允許的。無(wú)窮只不過是一種談話方式,它是指一種極限,某些比值可以任意地逼近它,而另一些則容許沒有限制地增加。”這里極限概念只不過是一種潛在的無(wú)窮過程。這里高斯反對(duì)那些哪怕是偶爾用一些無(wú)窮的概念,甚至是無(wú)窮的記號(hào)的人,特別是當(dāng)他們把它當(dāng)成是普通數(shù)一樣來考慮時(shí)。法國(guó)大數(shù)學(xué)家柯西(1789-1857)也同他的前人一樣,不承認(rèn)無(wú)窮集合的存在。他認(rèn)為部分同整體構(gòu)成一一對(duì)應(yīng)是自相矛盾的事。過程艱辛科學(xué)家們接觸到無(wú)窮,卻又無(wú)力去把握和認(rèn)識(shí)它,這的確是向人類提出的尖銳挑戰(zhàn)。正如大衛(wèi)·希爾伯特(1862-1943)在他的1926年《論無(wú)窮》的講演中所說的那樣:“沒有任何問題象無(wú)窮那樣深深地觸動(dòng)人的情感,很少別的觀念能象無(wú)窮那樣激勵(lì)理智產(chǎn)生富有成果的思想,然而也沒有任何其它概念能象無(wú)窮那樣需要加以闡明”。面對(duì)“無(wú)窮”的長(zhǎng)期挑戰(zhàn),數(shù)學(xué)家們不會(huì)無(wú)動(dòng)于衷,他們?yōu)榻鉀Q無(wú)窮問題而進(jìn)行的努力,首先是從集合論的先驅(qū)者開始的。集合論的誕生先驅(qū)數(shù)學(xué)分析嚴(yán)格化的先驅(qū)波爾查諾(1781-1848)也是一位探索實(shí)無(wú)窮的先驅(qū),他是第一個(gè)為了建立集合的明確理論而作出了積極努力的人。他明確談到實(shí)在無(wú)窮集合的存在,強(qiáng)調(diào)兩個(gè)集合等價(jià)的概念,也就是后來的一一對(duì)應(yīng)的概念。他知道,無(wú)窮集合的一個(gè)部分或子集可以等價(jià)于其整體,他認(rèn)為這個(gè)事實(shí)必須接受。例如0到5之間的實(shí)數(shù)通過公式y(tǒng)=12x/5可與0到12之間的實(shí)數(shù)構(gòu)成一一對(duì)應(yīng),雖然后面的集合包含前面的集合。為此,他為無(wú)窮集合指定超限數(shù),使不同的無(wú)窮集合,超限數(shù)不同。不過,后來康托爾指出,波爾查諾指定無(wú)窮集合的超限數(shù)的具體方法是錯(cuò)誤的。另外,他還提出了一些集合的性質(zhì),并將他們視為悖論。因此,他關(guān)于無(wú)窮的研究哲學(xué)意義大于數(shù)學(xué)意義。應(yīng)該說,他是康托爾集合論的先驅(qū)。問題出現(xiàn)黎曼(1826-1866)是在1854年的就職論文《關(guān)于用三角級(jí)數(shù)表示函數(shù)的可能性》中首次提出“唯一性問題”的。大意是:如果函數(shù)f(x)在某個(gè)區(qū)間內(nèi)除間斷點(diǎn)外所有點(diǎn)上都能展開為收斂于函數(shù)值的三角級(jí)數(shù),那么這樣的三角級(jí)數(shù)是否是唯一的?但他沒有給予回答。1870年海涅(1821-1881)證明:當(dāng)f(x)連續(xù),且它的三角級(jí)數(shù)展開式一致收斂時(shí),展開式是唯一的。進(jìn)一步的問題是:當(dāng)f(x)具有無(wú)窮多個(gè)間斷點(diǎn)時(shí),唯一性能否成立?康托爾就是通過對(duì)唯一性問題的研究,認(rèn)識(shí)到無(wú)窮集合的重要性,并開始從事無(wú)窮集合的一般理論研究。奠定基礎(chǔ)早在1870年和1871年,康托爾兩次在《數(shù)學(xué)雜志》上發(fā)表論文,證明了函數(shù)f(x)的三角級(jí)數(shù)表示的唯一性定理,而且證明了即使在有限個(gè)間斷點(diǎn)處不收斂,定理仍然成立。1872年他在《數(shù)學(xué)年鑒》上發(fā)表了一篇題為《三角級(jí)數(shù)中一個(gè)定理的推廣》的論文,把海涅的一致收斂的嚴(yán)酷條件推廣到允許間斷點(diǎn)是某種無(wú)窮的集合的情形。為了描述這種集合,他首先定義了點(diǎn)集的極限點(diǎn),然后引進(jìn)了點(diǎn)集的導(dǎo)集和導(dǎo)集的導(dǎo)集等有關(guān)重要概念。這是從唯一性問題的探索向點(diǎn)集論研究的開端,并為點(diǎn)集論奠定了理論基礎(chǔ)。集合論誕生1873年11月29日康托爾在給戴德金(1831-1916)的一封信中,終于把導(dǎo)致集合論產(chǎn)生的問題明確地提了出來:正整數(shù)的集合(n)與實(shí)數(shù)的集合(x)之間能否把它們一一對(duì)應(yīng)起來。同年12月7日,康托爾寫信給戴德金,說他已能成功地證明實(shí)數(shù)的“集體”是不可數(shù)的,也就是不能同正整數(shù)的“集體”一一對(duì)應(yīng)起來。這個(gè)時(shí)期應(yīng)該看成是集合論的誕生日。集合拓?fù)溟_始1874年,康托爾發(fā)表了這個(gè)證明,不過論文題目換成另外一個(gè)題目“論所有實(shí)代數(shù)數(shù)集體的一個(gè)性質(zhì),”因?yàn)榭寺鍍?nèi)克(1823-1891)根本就反對(duì)這種論文,他認(rèn)為這種論文根本沒有內(nèi)容,無(wú)的放矢。該文提出了“可數(shù)集”概念,并以一一對(duì)應(yīng)為準(zhǔn)則對(duì)無(wú)窮集合進(jìn)行分類,證明了如下重要結(jié)果:(1)一切代數(shù)數(shù)是可數(shù)的;(2)任何有限線段上的實(shí)數(shù)是不可數(shù)的;(3)超越數(shù)是不可數(shù)的;(4)一切無(wú)窮集并非都是可數(shù)的,無(wú)窮集同有窮集一樣也有數(shù)量(基數(shù))上的區(qū)別。1874年1月5日,康托爾給戴德金寫信,提出下面的問題:是否能把一塊曲面(如包含邊界在內(nèi)的正方形)一意地映射到一條線(如包含端點(diǎn)在內(nèi)的線段),使得面上每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)線上一點(diǎn)而且反過來線上每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)面上一點(diǎn)?1877年6月20日,他給戴德金寫信,這次他告訴他的朋友這個(gè)問題答案是肯定的理由,雖然幾年以來他都認(rèn)為答案是否定的。信中說“我看到了它,但我簡(jiǎn)直不能相信它”。關(guān)于這一成果的論文1878年發(fā)表后,吸引人們研究度量空間維數(shù)的本質(zhì),很快出現(xiàn)一批論文。這批論文標(biāo)志集合拓?fù)涞拈_始。點(diǎn)集論體系建立從1879年到1883年,康托爾寫了六篇系列論文,論文總題目是“論無(wú)窮線形點(diǎn)流形”,其中前四篇同以前的論文類似,討論了集合論的一些數(shù)學(xué)成果,特別是涉及集合論在分析上的一些有趣的應(yīng)用。第五篇論文后來以單行本出版,單行本的書名《一般集合論基礎(chǔ)》。第六篇論文是第五篇的補(bǔ)充?!兑话慵险摶A(chǔ)》在數(shù)學(xué)上的主要成果是引進(jìn)超窮數(shù)。該文從內(nèi)容到敘述方式都同現(xiàn)代的樸素集合論基本一致,所以該書標(biāo)志著點(diǎn)集論體系的建立。遭遇挫折1884年,由于連續(xù)統(tǒng)假設(shè)長(zhǎng)期得不到證明,再加上與克羅內(nèi)克的尖銳對(duì)立,精神上屢遭打擊,5月底,他支持不住了,第一次精神崩潰。他的精神沮喪,不能很好地集中研究集合論,從此深深地卷入神學(xué)、哲學(xué)及文學(xué)的爭(zhēng)論而不能自拔。不過每當(dāng)他恢復(fù)常態(tài)時(shí),他的思想總變得超乎尋常的清晰,繼續(xù)他的集合論的工作??低袪柕呢暙I(xiàn)《對(duì)超窮集合論基礎(chǔ)的貢獻(xiàn)》是康托爾最后一部重要的數(shù)學(xué)著作?!敦暙I(xiàn)》分兩部分,第一部分是全序集合的研究,于1895年5月在《數(shù)學(xué)年刊》上發(fā)表。第二部分于1897年5月在《數(shù)學(xué)年刊》上發(fā)表?!敦暙I(xiàn)》的發(fā)表標(biāo)志集合論已從點(diǎn)集論過渡到抽象集合論。但是,由于它還不是公理化的,而且它的某些邏輯前提和某些證明方法如不給予適當(dāng)?shù)南拗票銜?huì)導(dǎo)出悖論,所以康托爾的集合論通常成為古典集合論或樸素集合論。出現(xiàn)悖論導(dǎo)致懷疑不過,康托爾的集合論并不是完美無(wú)缺的,一方面,康托爾對(duì)“連續(xù)統(tǒng)假設(shè)”和“良序性定理”始終束手無(wú)策;另一方面,19和20世紀(jì)之交發(fā)現(xiàn)的布拉利-福蒂悖論、康托爾悖論和羅素悖論,使人們對(duì)集合論的可靠性產(chǎn)生了嚴(yán)重的懷疑。加之集合論的出現(xiàn)確實(shí)沖擊了傳統(tǒng)的觀念,顛倒了許多前人的想法,很難為當(dāng)時(shí)的數(shù)學(xué)家所接受,遭到了許多人的反對(duì),其中反對(duì)的最激烈的是柏林學(xué)派的代表人物之一、構(gòu)造主義者克羅內(nèi)克??肆_內(nèi)克認(rèn)為,數(shù)學(xué)的對(duì)象必須是可構(gòu)造出來的,不可用有限步驟構(gòu)造出來的都是可疑的,不應(yīng)作為數(shù)學(xué)的對(duì)象,他反對(duì)無(wú)理數(shù)和連續(xù)函數(shù)的理論,同樣嚴(yán)厲批評(píng)和惡毒攻擊康托爾的無(wú)窮集合和超限數(shù)理論不是數(shù)學(xué)而是神秘主義。他說康托爾的集合論空空洞洞毫無(wú)內(nèi)容。集合論的悖論出現(xiàn)之后,他們開始認(rèn)為集合論根本是一種病態(tài),他們以不同的方式發(fā)展為經(jīng)驗(yàn)主義、半經(jīng)驗(yàn)主義、直覺主義、構(gòu)造主義等學(xué)派,在基礎(chǔ)大戰(zhàn)中,構(gòu)成反康托爾的陣營(yíng)。得到肯定康托爾的集合論得到公開的承認(rèn)和熱情的稱贊應(yīng)該說首先在瑞士蘇黎世召開的第一屆國(guó)際數(shù)學(xué)家大會(huì)上表現(xiàn)出來。瑞士蘇黎世理工大學(xué)教授胡爾維茨(1859-1919)在他的綜合報(bào)告中,明確地闡述康托爾集合論對(duì)函數(shù)論的進(jìn)展所起的巨大推動(dòng)作用,這破天荒第一次向國(guó)際數(shù)學(xué)界顯示康托爾的集合論不是可有可無(wú)的哲學(xué),而是真正對(duì)數(shù)學(xué)發(fā)展起作用的理論工具。在分組會(huì)上,法國(guó)數(shù)學(xué)家阿達(dá)瑪(1865-1963),也報(bào)告康托爾對(duì)他的工作的重要作用。隨著時(shí)間的推移,人們逐漸認(rèn)識(shí)到集合論的重要性。希爾伯特高度贊譽(yù)康托爾的集合論“是數(shù)學(xué)天才最優(yōu)秀的作品”,“是人類純粹智力活動(dòng)的最高成就之一”,“是這個(gè)時(shí)代所能夸耀的最巨大的工作”。在1900年第二屆國(guó)際數(shù)學(xué)家大會(huì)上,希爾伯特高度評(píng)價(jià)了康托爾工作的重要性,并把康托爾的連續(xù)統(tǒng)假設(shè)列入20世紀(jì)初有待解決的23個(gè)重要數(shù)學(xué)問題之首。當(dāng)康托爾的樸素集合論出現(xiàn)一系列悖論時(shí),克洛內(nèi)克的后繼者布勞威爾(1881-1966)等人借此大做文章,希爾伯特用堅(jiān)定的語(yǔ)言向他的同代人宣布:“沒有任何人能將我們從康托爾所創(chuàng)造的伊甸園中驅(qū)趕出來”。集合論的發(fā)展成為系統(tǒng)的學(xué)科1899年第一篇點(diǎn)集論的論文在《德國(guó)數(shù)學(xué)家聯(lián)合會(huì)年報(bào)》上發(fā)表,這篇論文是德國(guó)數(shù)學(xué)家舍恩弗利斯(1853-1928)寫的。他本人在其后還為德國(guó)《數(shù)學(xué)科學(xué)百科全書》中撰寫有關(guān)條目。20世紀(jì)初他繼續(xù)研究康托爾留下的問題,特別是維數(shù)不變性問題。大約同時(shí),德國(guó)數(shù)學(xué)家豪斯道夫(1868-1942)對(duì)集合論進(jìn)行一系列研究,特別是序型及序集理論。1914年出版《集合論大綱》更是集合論及點(diǎn)集拓?fù)鋵W(xué)的經(jīng)典著作,他的體系是后來研究的基礎(chǔ)及出發(fā)點(diǎn)。從此集合論成為系統(tǒng)的學(xué)科。確立地位從非歐幾何的產(chǎn)生開始的對(duì)數(shù)學(xué)無(wú)矛盾性(相對(duì)無(wú)矛盾性)的證明把整個(gè)數(shù)學(xué)解釋為集合論,集合論成了數(shù)學(xué)無(wú)矛盾性的基礎(chǔ),集合論在數(shù)學(xué)中的基礎(chǔ)理論地位就逐步確立起來。集合論公理化19和20世紀(jì)之交人們發(fā)現(xiàn)了一系列集合論悖論,表明集合論是不協(xié)調(diào)的,這使得人們對(duì)數(shù)學(xué)推理的正確性和結(jié)論的真理性產(chǎn)生了懷疑,觸發(fā)了第三次數(shù)學(xué)危機(jī)。為了克服悖論所帶來的困難,人們開始對(duì)集合論進(jìn)行改造,即對(duì)康托爾的集合定義加以限制,“從現(xiàn)有的集合論成果出發(fā),反求足以建立這一數(shù)學(xué)分支的原則。這些原則必須足夠狹窄,以保證排除一切矛盾,另一方面,又必須充分廣闊,使康托爾集合論中一切有價(jià)值的內(nèi)容得以保存下來”(策梅羅語(yǔ))。這就是集合論公理化方案。1908年策梅羅(1871-1953)提出第一個(gè)公理集合論系統(tǒng),后經(jīng)德國(guó)-以色列數(shù)學(xué)家弗蘭克爾(1891-1965)和挪威數(shù)學(xué)家斯科蘭姆(1887-1963)的補(bǔ)充和修正,得到現(xiàn)在公認(rèn)的策梅羅-弗蘭克爾公理系統(tǒng),簡(jiǎn)記為ZF,ZF如果另加選擇公理(AC),則所得的公理系統(tǒng)簡(jiǎn)記為ZFC.1925年大數(shù)學(xué)家馮·諾伊曼(1903-1957)開創(chuàng)了另一套公理系統(tǒng),后經(jīng)伯奈斯(1888-1977)及哥德爾(1906-1978)的改進(jìn)形成了NBG公理系統(tǒng)。已經(jīng)證明,ZF對(duì)于發(fā)展集合論是足夠了,它能避免已知的集合論悖論,并在
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