紧致性与拉姆塞定理

紧致性是数学中的一个基本概念。本文讨论一些与紧致性有关的数学和数学哲学的话题。在数学方面,我将介绍紧致性在反推数学中的重要性。反推数学是数理逻辑的一个分支,它的主题是用二阶算术的子系统来衡量数学定理的强度。而紧致性定理是其中五大子系统之一。主要的例子是拉姆塞定理。紧致性定理在数理逻辑中有一个推论,如果一个公理系统有任意大的有穷模型,则它必有一个无穷模型。从某种意义上看,它在有穷和无穷之间建立了一个桥梁。这就涉及数学哲学中数学概念(例如无穷)是实在的还是虚构的这一话题。数学哲学中有人主张只有物理世界中的对象是实在的,而物理世界很可能是有穷的;数学中涉及无穷的概念都是虚构的。持有这种主张的人恐怕必须要放弃紧致性定理。

范德瓦尔登定理等比数列的推广

"六人集会问题"将拉塞姆定理带入众人的视线。拉姆塞定理的内容为:对于任意的正整数P、Q大于等于2,总存在正整数N0,使得任意一个至少有N0个点的图G中或者含有P个两两有边相连的点,或有含有Q个两两都无边相连的点,针对上述拉塞姆定理的内容,数学家们提出了很多其他理论。其中较为突出的是舒尔定理和范德瓦尔登定理。范德瓦尔登定理内容为对任意给定的L,K属于N,存在W属于N,使得把{1,…,W}任意拆成K个部分后,其中必有一部分含有L项等差数列。通过参考舒尔定理有限形式的乘法形式的推广过程,即利用指数函数包装等差数列的方法,范德瓦尔登定理也可以进行等比数列的推广,最终得出结论:对于任意正整数L,K,可以找到一个对应的N,使得对任意C:{1,2,3…,N}→K,都可以找到一个公比不为1,项数为L的等比数列。该结论使拉塞姆定理的推广内容更加完善,以及为进一步的推广提供了思路和方法。