DISKRETE MATHEMATIK
Erich Prisner
Sommersemester 2000
Lineare Ordnungen und Wohlordnungen
Sind je zwei verschiedene Elemente einer geordneten Menge
vergleichbar (hat sie also nur eine maximale Kette),
so wird auch die Ordnung
selbst Kette oder lineare Ordnung oder Totalordnung
genannt. Z.B. sind die Mengen N, Z, Q, R,
bzgl. dem üblichen "<" lineare Ordnungen.
Von diesen genannten Ordnungen hat aber nur die erste
folgende wichtige Eigenschaft:
Definition:
Eine geordnete Menge ist wohlgeordnet,
falls jede nichtleere Teilmenge ein kleinstes Element enthält.
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Wohlordnungen sind immer linear geordnet.
Die Wohlordnung von (N,
)
wird zum Beweisprinzip des "kleinsten Verbrechers"
(eine Variation der vollständigen Induktion) genutzt
(Beispiel).
Außerdem kann man das Prinzip der vollständigen
Induktion auf Wohlordnungen verallgemeinern:
Prinzip der transfiniten Induktion:
(W,<) sei eine wohlgeordnete linear geordnete Menge.
und für jedes w W sei P(w)
eine Aussage.
- P(w0) sei richtig, wobei w0 das kleinste Element
von W ist (Induktionsanfang),
- Für jedes w
W gelte:
Falls P(x) für alle x < w richtig ist,
dann ist auch P(w) richtig (Induktionsschritt).
Unter diesen beiden Voraussetzungen ist P(w) für alle
w W richtig.
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Beweis durch Widerspruch.
Angenommen die beiden Voraussetzungen wären erfüllt,
und P(w) wäre trotzdem für gewisse
w W falsch.
Dann ist die Menge F aller w W,
für die P(w) falsch ist, nichtleer.
Da W wohlgeordnet ist hat F ein kleinstes Element x.
Da x der "kleinste Verbrecher" ist, ist
für jedes y mit y < x die Aussage P(y) richtig.
Nach der zweiten Voraussetzung (Induktionsschritt)
ist somit P(x) richtig, ein Widerspruch.
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Ein Beispiel zur transfiniten Induktion.....
Zu jeder nichtwohlgeordneten linearen Ordnung (M,<) gibt es eine
Teilmenge X, so daß (X,<) zu (Z-,<)
isomorph ist. (Z- ist die Menge
der negativen ganzen Zahlen.)
Ordinalzahlen sind
spezielle Wohlordnungen.
Erich Prisner
erstellt im Februar 2000.