弱緊基數有兩個等價定義:
設κ是基數,κ>ω。
1.若κ階完全圖的任意邊二染色都有單色κ階子完全圖,則稱κ是弱緊基數。
2.若任意高為κ,每一層大小都小於κ的樹都有長為κ的分支,且κ是不可達基數,則稱κ是弱緊基數。
(若κ=ω,上面兩個性質俗稱RT22和KL)
下面我們證明,兩個性質等價。
由於我是個懶鬼,所以我只寫證明思路,一些細節驗證就不寫了。
1→2:
κ是強極限基數:若λ<κ,2^λ≥κ,將κ視為2^λ的子集。2^λ上有個字典序。易知這個字典序的無窮升鏈和無窮降鏈長度都至多為λ。
構造[κ]^2的二染色:若κ上的良序與2^λ上的字典序一致,就染紅,否則染藍。然後易知單色子完全圖最多只能有λ個頂點。
κ是正規基數:若κ不是正規基數,則κ有個更短的cofinal序列,把κ分成了若乾段。
構造[κ]^2的二染色:同一段裡染紅,不同段染藍。然後易知它沒有單色κ階子完全圖。
κ滿足樹性質:
設有棵待驗證的樹T。給T的每一層定義一個序(這裡其實不需要良序)。
定義κ上的染色:對a<b,如果a在b左邊,就染紅,如果a在b右邊,就染藍,如果a,b有上下關系,就隨便染。它有個單色κ階子圖,頂點集為S。不妨設是紅的。
現在從根出發,去找一個S裡的點。第一步有若乾種走法,其中有一個最大的走法,否則可以在第二層裡找到長為κ的遞增子列。
這個最大的走法上方的S裡的點是S的一個末端,因此有κ個點。可以繼續找上方的點。
在極限序數高度處,被拐到左邊的點數量小於κ,因此它上方仍然有κ個S裡的點。
由此可以得到一條長為κ的分支。
2→1:
設[κ]^2上有一個二染色。我們構造一個二叉樹,使得這棵樹有κ個頂點,它們與圖上的頂點一一對應。
我們從小到大依次把頂點放到樹上。設<α的頂點已經放好,我們放α。
從根出發一直往上走。設走到了頂點β。根據(β,α)的顏色決定往左走還是往右走。走到沒頂點的地方,就把α放上。
由於是依次構造,這棵樹的高度不超過κ。由於κ是強極限基數,小於κ的層上頂點數少於κ。由於κ是正規基數,這棵樹高恰好為κ。
我們取這棵樹的一條路徑,然後用與ramsey定理證明差不多的方法就可以得到單色子完全圖