Лінійно впорядкована множина

Лінійно впорядкована множина (ланцюг) — частково впорядкована множина (множина на якій задане ${\displaystyle \leqslant }$ відношення нестрогого порядку), в якій для будь-яких двох елементів ${\displaystyle a}$ і ${\displaystyle b}$ виконується ${\displaystyle a\leqslant b}$ чи ${\displaystyle b\leqslant a.}$

Тобто, для ${\displaystyle \leqslant }$ вимога рефлексивності посилена до вимоги повноти.

Частковий випадок лінійно впорядкованої множини — цілком впорядкована множина. Іншими словами: лінійний порядок = частковий порядок з умовою повноти.

Лінійний порядок використовується в

• теорії ґраток,
• теорії порядку,
• теорії категорій.

Ланцюг

Термін ланцюг іноді є синонімом лінійно впорядкованої множини, проте може також використовуватись для означення підмножини деякої множини з частковим порядком. Останнє означення має критичне значення у лемі Цорна.

Хай множина всіх підмножин множини цілих, частково впорядкована за відношенням підмножини (${\displaystyle \subset }$). Тоді множина ${\displaystyle \{I_{n}:n\in \mathbb {N} \}}$, де I_n - множина натуральних чисел менших за n — ланцюг, лінійно впорядокований за ${\displaystyle \subset }$: ${\displaystyle n\leq k\Rightarrow I_{n}\subset I_{k}}$.

Приклади

• Кардинальні та порядкові числа є лінійно впорядкованими (точніше цілком впорядкованими).
• Множина ${\displaystyle \mathbb {R} }$ дійсних чисел зі звичайним відношенням порядку є лінійно впорядкованою множиною. Це — надзвичайно важлива властивість дійсних чисел. Виявляється, що існування відношення порядку сумісного з арифметичними операціями й задовільняючого певним додатковим вимогам може буде застосовано для визначення (або характеризації) поля дійсних чисел.

• Натуральні числа, цілі числа, раціональні числа, алгебраїчні числа, ірраціональні числа тощо всі є підмножинами дійсних чисел, тому утворюють лінійно впорядковані множини зі звичайним відношенням порядку. Кожна з цих множин є єдиним прикладом найменшої лінійно впорядкованої множини, що має деяку додаткову властивість:
  • Натуральні числа — найменша лінійно впорядкована множина, що не має верхньої межі.
  • Цілі числа — найменша лінійно впорядкована множина, що не має ні верхньої, ні нижньої межі.
  • Раціональні числа — найменша лінійно впорядкована множина, що не має ні верхньої, ні нижньої межі та є щільною.
  • Дійсні числа — найменша лінійно впорядкована множина, що не має ні верхньої, ні нижньої межі та є зв'язною.

Джерела

• Хаусдорф Ф. Теория множеств. — Москва ; Ленинград : , 1937. — 304 с. — .(рос.)

• Куратовский К., Мостовский А. Теория множеств = Set Theory (Teoria mnogości). — М. : Мир, 1970. — 416 с.(рос.)

• Александров П.С. Введение в теорию множеств и общую топологию. — Москва : Наука, 1977. — 368 с. — .(рос.)