Lexikon der Mathematik: Definierbarkeit
Eigenschaft mathematischer Objekte (Elemente, Relationen, Funktionen), die sich mit Hilfe elementarer Sprachen eindeutig charakterisieren lassen.
Zur Präzisierung des Definierbarkeitsbegriffs sei L0 eine elementare Sprache und L eine Erweiterung von L0, d. h., zu L0 können weitere Individuen-, Relations- und Funktionszeichen hinzukommen (symbolisch L0 ⊆ L). Weiterhin sei Σ eine in L fomulierte Menge von Ausdrücken oder Aussagen, und ⊨ bezeichne die Folgerungsrelation.
Dann definiert man für Individuenzeichen c und n-stellige Relations- und Funktionszeichen R bzw. f aus L \ L0:
(1) c ist in Σ (explizit) definierbar, wenn es in L0 einen Ausdruck φ(x) gibt, so daß
wobei ∃1xφ(x) besagt, daß es genau ein Element mit der Eigenschaft φ gibt.
(2) R ist in Σ (explizit) definierbar, falls es einen Ausdruck φ(x1, …, xn) in L0 gibt, so daß
(3) f ist in Σ (explizit) definierbar, wenn es einen (n+1)-stelligen Ausdruck φ(x1, …, xn, y) in L0 gibt, so daß
Durch die Bedingungen (1)–(3) ist jeweils ein Zeichen aus der erweiterten Sprache L durch die Zeichen aus L0 definiert. Sind alle Zeichen aus L\L0 definierbar, dann heißt L definitorische Erweiterung von L0. Ist \({\mathscr{A}}\) eine algebraische Struktur gleicher Signatur wie L, und ersetzt man in den Bedingungen (1)–(3) jeweils Σ durch \({\mathscr{A}}\) und liest ⊨ als „gültig“, dann heißen die entsprechenden mathematischen Objekte (explizit) definierbar in der Struktur \({\mathscr{A}}\).
Ist z. B. \({\mathscr{A}}\) die geordnete Menge der natürlichen Zahlen mit Addition, dann ist die Ordnungsrelation in \({\mathscr{A}}\) durch die Addition definierbar, denn es gilt:
Ist R ein n-stelliges Relationszeichen in L und Σ′ die Menge der Ausdrücke, die aus Σ dadurch entsteht, daß R in Σ überall durch ein neues n-stelliges Relationszeichen R′ ∉ L ersetzt wird, dann heißt R in Σ implizit definierbar, wenn
Völlig analog ist die implizite Definierbarkeit eines Funktionszeichens in Σ definiert. Nach dem Bethschen Definierbarkeitssatz ist ein Relations-oder Funktionszeichen schon dann in Σ explizit definierbar, wenn es in Σ implizit definierbar ist.
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