В теории множеств порядковым числом, или ординалом (лат. ordinalis — порядковый) называется порядковый тип вполне упорядоченного множества. Как правило, порядковые числа отождествляются с наследственно транзитивными множествами. Ординалы представляют собой одно из расширений натуральных чисел, отличающееся как от целых, так и от кардинальных чисел. Как и другие разновидности чисел, их можно складывать, перемножать и возводить в степень. Бесконечные порядковые числа называют трансфинитными (лат. trans — за, через + finitio — край, предел). Ординалы играют ключевую роль в доказательстве многих теорем теории множеств — в частности, благодаря связанному с ними принципу трансфинитной индукции.
Порядковые числа были введены Георгом Кантором в 1883 году как способ описания бесконечных последовательностей, а также классификации множеств, обладающих определённой упорядоченной структурой. Он случайно открыл порядковые числа, работая над задачей, связанной с тригонометрическими рядами.
Множества
S
{\displaystyle S}
и
S
′
{\displaystyle S'}
обладают одинаковой мощностью, если между ними можно установить биективное соответствие (то есть указать такую функцию
f
{\displaystyle f}
, которая одновременно является инъективной и сюръективной: каждому
x
{\displaystyle x}
из
S
{\displaystyle S}
соответствует единственное
y
=
f
(
x
)
{\displaystyle y=f(x)}
из
S
′
{\displaystyle S'}
, а каждое
y
{\displaystyle y}
из
S
′
{\displaystyle S'}
является образом единственного
x
{\displaystyle x}
из
S
{\displaystyle S}
).
Предположим, что на множествах
S
{\displaystyle S}
и
S
′
{\displaystyle S'}
заданы частичные порядки
<
{\displaystyle <}
и
<
′
{\displaystyle <'}
соответственно. Тогда частично упорядоченные множества
(
S
,
<
)
{\displaystyle (S,<)}
и
(
S
′
,
<
′
)
{\displaystyle (S',<')}
называются изоморфными с сохранением порядка, если существует биективное
f
{\displaystyle f}
, при которой заданный порядок сохраняется. Иначе говоря,
f
(
a
)
<
′
f
(
b
)
{\displaystyle f(a)<'f(b)}
тогда и только тогда, когда
a
<
b
{\displaystyle a
. Любое вполне упорядоченное множество
(
S
,
<
)
{\displaystyle (S,<)}
изоморфно с сохранением порядка по отношению к естественно упорядоченному множеству порядковых чисел, меньших некоторого определённого ординала (равного порядковому типу
(
S
,
<
)
{\displaystyle (S,<)}
).
Конечные порядковые (и кардинальные) числа представляют собой числа натурального ряда: 0, 1, 2, …, поскольку два любых полных упорядочения конечного множества изоморфны с сохранением порядка. Наименьшее бесконечно большое порядковое число
ω
{\displaystyle \omega }
отождествляется с кардинальным числом
ℵ
0
{\displaystyle \aleph _{0}}
. Однако в случае трансфинитных чисел, больших
ω
{\displaystyle \omega }
, ординалы — по сравнению с кардинальными числами — позволяют выразить более тонкую классификацию множеств, основанную на информации об их упорядоченности. В то время как все счетные множества описываются одним кардинальным числом, равным
ℵ
0
{\displaystyle \aleph _{0}}
, число счетных ординалов бесконечно велико и притом несчетно:
ω
,
ω
+
1
,
ω
+
2
,
…
,
ω
⋅
2
,
ω
⋅
2
+
1
,
…
,
ω
2
,
…
,
ω
3
,
…
,
ω
ω
,
…
,
ω
ω
ω
,
…
,
ε
0
,
.
.
.
{\displaystyle \omega ,\omega +1,\omega +2,\dots ,\omega \cdot 2,\omega \cdot 2+1,\dots ,\omega ^{2},\dots ,\omega ^{3},\dots ,\omega ^{\omega },\dots ,\omega ^{\omega ^{\omega }},\dots ,\varepsilon _{0},...}
В данном случае сложение и умножение не обладают свойством коммутативности: так,
1
+
ω
{\displaystyle 1+\omega }
совпадает с
ω
{\displaystyle \omega }
, но отличается от
ω
+
1
{\displaystyle \omega +1}
; аналогично
2
⋅
ω
=
ω
{\displaystyle 2\cdot \omega =\omega }
, но не равно
ω
⋅
2
{\displaystyle \omega \cdot 2}
. Множество всех счетных ординалов образует первое несчетное порядковое число
ω
1
{\displaystyle \omega _{1}}
, соответствующее кардинальному числу
ℵ
1
{\displaystyle \aleph _{1}}
(следующее число после
ℵ
0
{\displaystyle \aleph _{0}}
). Вполне упорядоченные кардинальные числа отождествляются с их начальными ординалами, то есть минимальными ординалами соответствующей мощности. Мощность порядкового числа задает между классами порядковых и кардинальных чисел соответствие по типу «многие к одному».
Обычно произвольный ординал
α
{\displaystyle \alpha }
определяется как порядковый тип множества ординалов, строго меньших
α
{\displaystyle \alpha }
.
Данное свойство позволяет представить любое порядковое число в виде множества ординалов, строго меньших его самого.
Все порядковые числа можно разбить на три категории: нуль, следующее порядковое число и предельное порядковое число (последние различаются своей конфинальностью).
Для заданного класса порядковых чисел можно указать его
α
{\displaystyle \alpha }
-й элемент — иначе говоря, элементы класса можно проиндексировать (сосчитать).
Такой класс будет замкнутым и неограниченным при условии, что функция индексирования непрерывна и никогда не останавливается. Нормальная форма Кантора позволяет единственным образом представить любое порядковое число в виде конечной суммы порядковых степеней
ω
{\displaystyle \omega }
.
Тем не менее, такая форма не может использоваться в качестве основы для универсальной системы обозначения порядковых чисел из-за наличия в ней автореферентных представлений: например,
ε
0
=
ω
ε
0
{\displaystyle \varepsilon _{0}=\omega ^{\varepsilon _{0}}}
.
Можно определять все более крупные порядковые числа, однако по мере роста их описание усложняется. Любое порядковое число можно представить в виде топологического пространства, приписав ему порядковую топологию.
Такая топология будет дискретной, тогда и только тогда, когда соответствующий ординал не превышает счётного кардинального числа, то есть меньше или равен
ω
{\displaystyle \omega }
.
Подмножество
ω
+
1
{\displaystyle \omega +1}
будет открытым в порядковой топологии тогда и только тогда, когда оно является кофинитным или не содержит
ω
{\displaystyle \omega }
в качестве элемента.
Источник: Википедия
Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать
Карту слов. Я отлично
умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!
Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.
Вопрос: анцестральный — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?
В какое из порядковых чисел месяца вы родились? Это очень важный источник информации о вас.
Соседи по дому, с которыми он мало общался, виделись ему длинным унылым рядом порядковых чисел.
Третий блок заполнен информацией о соответствующем порядковому числу дня законе физической вселенной, взятой из фильма "Круги на полях, правильная расшифровка пиктограмм" 4:06:09, опубликованного на ютубе каналом «Круги на полях» 09.01.2015.