空集公理(axiom of empty set),是ZF公理系统的集合论公理之一[1]。该公理断言:有一个无任何元的集合,它是空的集合,形式表示为:∃A∀x:¬(x∈ A)[5]。
19世纪,格奥尔格·康托尔(Georg Cantor)系统地总结了长期以来数学界对集理论的认识与实践,开创了新的数学学科——集合论,为经典数学的各个分支提供了共同的理论基础[3]。1902年,英国数学家罗素(Russell)发现了集合论悖论,由于所涉及的概念都是朴素集合论的基本概念,因而震动了整个数学界,引起了数学史上第三次危机[2]。为了消除悖论,大家普遍认为可以采用公理化的方法对集合做一些必要的限制。1908年,数学家策梅洛(Zermelo)给出了第一个集合论公理系统,现在人们称它为Z系统。[2]在Z系统中空集公理与配对公理合称为初等集合公理[7]。1922年,德国数学家弗兰克尔(Fraenkel)对Z系统进行了改进,后经斯柯伦(Skolem)重述,形成了ZF公理系统。在ZF公理系统中,包括空集公理等9条公理,再加上选择公理,形成了ZFC公理系统。[4] 空集公理肯定了空集的存在性[8],ZF公理系统中试图由空集公理和无穷性公理定义自然数[9]。该公理系统还包括一些其他公理,它们不是各自独立的,其中子集公理可由替换公理模式和空集公理推出,空集公理本身也不独立[10]。在其他的公理系统中,空集公理同样存在,如在MS系统中,它可以表示为:├∃b(W(b)∧∀x(x ∉ b))[11]。 定义
空集公理断言:一个无任何元的集合,它是空的集合。可表示为:。[5]