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有序偶

两个对象的搜集

在数学中，有序偶是两个对象的搜集，使得可以区分出其中一个是“第一个元素”而另一个是“第二个元素”（第一个元素和第二个元素也叫做左投影和右投影）。

释义
在数学中，有序偶是两个对象的搜集，使得可以区分出其中一个是“第一个元素”而另一个是“第二个元素”（第一个元素和第二个元素也叫做左投影和右投影）。带有第一个元素a和第二个元素b的有序偶通常写为(a,b)。
符号(a,b)也表示在实数轴上的开区间；在有歧义的场合可使用符号。
一般性
设(a1,b1)和(a2,b2)是两个有序偶。则有序偶的特征或定义性质为：
有序偶可以有其他有序对作为投影。所以有序偶使得能够递归定义有序n-元组（n项的列表）。例如，有序三元组 (a,b,c)可以定义为(a, (b,c))，一个对嵌入了另一个对。这种方法也反映在计算机编程语言中，就是从嵌套的有序对构造元素的列表。例如，列表 (1 2 3 4 5)变成了(1, (2, (3, (4, (5, {} )))))。Lisp编程语言使用这种列表作为基本数据结构。
有序偶的概念对于定义笛卡尔积和关系是至关重要的。
集合论中定义
诺伯特·维纳在1914年提议了有序偶的第一个集合论定义：
他注意到这个定义将允许《数学原理》中所有类型只透过集合便能表达。
标准Kuratowski定义
在公理化集合论中，有序偶(a,b)通常定义为库拉托夫斯基对：
陈述“x是有序对p的第一个元素”可以公式化为
而陈述“x是p的第二个元素”为
注意这个定义对于有序偶p= (x,x) = { {x}, {x,x} } = { {x}, {x} } = { {x} }仍是有效的；在这种情况下陈述(∀Y1∈p, ∀Y2∈p:Y1≠Y2→ (x∉Y1∨x∉Y2))显然是真的，因为不会有Y1≠Y2的情况。
变体定义
上述有序偶的定义是“充足”的，在它满足有序偶必须有的特征性质（也就是：如果(a,b)=(x,y)则a=x且b=y）的意义上，但也是任意性的，因为有很多其他定义也是不更加复杂并且也是充足的。例如下列可能的定义
“逆”（reverse）对基本不使用，因为它比通用的Kuratowski对没有明显的优点（或缺点）。“短”（short）对有一个缺点，它的特征性质的证明会比Kuratowski对的证明更加复杂（要使用正规公理）；此外，因为在集合论中数2有时定义为集合{ 0, 1 } = { {}, {0} }，这将意味着2是对 (0,0)short。
性质证明
Kuratowski对： 证明：(a,b)K= (c,d)K当且仅当a=c且b=d。
仅当：
如果a=b，则 (a,b)K= {{a}, {a,a}} = { {a} }，且 (c,d)K= {{c},{c,d}} = { {a} }。所以{c} = {a} = {c,d}，或c=d=a=b。
如果a≠b，则{{a}, {a,b}} = {{c},{c,d}}。
如果{c,d} = {a}，则c=d=a或{{c},{c,d}} = {{a}, {a,a}} = {{a}, {a}} = { {a} }。但这样{{a}, {a, b}}就会等于{{a}}，继而b = a，跟先前的假设矛盾。
如果{c} = {a,b}，则a=b=c，这矛盾于a≠b。所以{c} = {a}，即c=a，且{c,d} = {a,b}。
并且如果d=a，则{c,d} = {a,a} = {a}≠{a,b}。所以d=b。
所以同样有a=c且b=d。
当：
反过来，如果a=c并且b=d，则显然{{a},{a,b}} = {{c},{c,d}}。所以 (a,b)K= (c,d)K。
逆对： (a,b)reverse= {{b},{a,b}} = {{b},{b,a}} = (b,a)K。
如果 (a,b)reverse= (c,d)reverse，则 (b,a)K= (d,c)K。所以b=d且a=c。
反过来，如果a=c和b=d，则显然{{b},{a,b}} = {{d},{c,d}}。所以 (a,b)reverse= (c,d)reverse。
Quine-Rosser定义
Rosser（1953年）扩展了蒯因的有序偶定义。Quine-Rosser的定义要求自然数的先决定义。设N是自然数的集合，是N在x内的相对差集，并定义：
φ(x)包含在x中所有自然数的后继，和x中的所有非数成员。特别是，φ(x)不包含数0，所以对于任何集合A和B，。
以下是有序对 (A,B)的定义：
提取这个对中那些不包含0的所有元素，然后再还原的作用，就得出了A。类似的，B可以通过提取这个对的包含0的所有元素来复原。
有序偶的这个定义有个显著的优点。在类型论和从类型论派生出的集合论如新基础中，这个对与它的投影有相同的类型（所以术语叫做“类型齐平”有序对）。因此一个函数（定义为有序偶的集合），有只比序对的投影的类型高1的类型。
Morse定义
Morse（1965年）提出的Morse-Kelley集合论可以自由的使用真类。Morse定义有序对的方法，使得它的投影可以是真类或者集合。（Kuratowski定义不允许这样）。它首先像Kuratowski的方式那样，定义投影为集合的有序偶。接着，他重定义对 (x,y)为
这里的笛卡尔积是指由Kuratowski对组成的集合并且
这便允许了定义以真类为投影的有序偶。
参见
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