如何證明整數 3 是自然數 3?

時間 2021-05-30 13:18:47

1樓:Martingale

假設已經按照皮亞諾公理建立好了自然數的概念,自然數集設為N。

定義N×N上的等價關係~,(a,b)~(c,d),若a+d=b+c設f為N到N×N/~的對映,任意自然數n,f(n)=[(n+a,a)],a為任意自然數。容易驗證f為良定,單射。從而f是N到N×N的的乙個嵌入。證畢

2樓:王箏

一般的,如果A是乙個abelian semigroup, G(A)是A的Grothendieck group,那麼有乙個canonical map , (與a的選取無關).

此時i保持加法,並且滿足乙個universal property:如果另有乙個abelian group B以及乙個加法同態 ,則存在唯一的群同態 使得f=gi.

一般來說,i不見得是單射(或者說是嵌入),但是如果A還滿足消去律(cancellation),即 ,那麼i一定是單射。

而回到自然數構造整數的過程,此時因為自然數滿足消去律,所以i是乙個嵌入。對任意自然數n,n和i(n)當然是不同的,因為都生活在不同的集合裡。但是不妨濫用一下記號,把A和i(A)等同起來。

自然數裡面有用的東西無非就是加法和零元,因為i是乙個canonical homomorphism,而這些在i的像裡面都得到了保持,因此把i(A)和A等同並不會造成什麼損失。

p.s. 所謂的Grothendieckization是乙個把abelian semigroup完備化成abelian group的過程。

因為semigroup裡面只有加法沒有逆元,所以要做乙個群出來,必須引入足夠多的逆元,等價的說法就是引入減法。形式上來說,G(A)裡面就是所有的減法(a,b)=a-b,但是我們知道(a,b)和(c,d)可能不等但是a-b會等於c-d,而此種情況發生可以完全用加法去描述,即a+d+e=b+c+e(因為可能沒有cancellation). 因此我們這樣定義:

,其中 .

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