Пусть имеются некоторые множества
,
,
и на этих множествах определены некоторые отношения
,
,
,
, которые можно задать или как некоторые подмножества декартовых произведений множеств
,
,
, или указав свойства
,
,
,
(аксиомы), которыми они обладают.
В дальнейшем будем всегда задавать отношения
,
,
,
аксиомами.
Может случиться, что указанными свойствами
,
,
,
обладает и другая система отношений
,
,
,
. Например, на множестве действительных чисел
алгебраические операции
— сложение и
— умножение обладают одним и тем же свойством коммутативности. Обозначим через
множество всех систем отношений
= {
,
,
,
},
= {
,
,
,
}, для которых выполняются аксиомы
,
,
,
.
Определение [1.1]. Говорят, что на множествах
,
,
задана математическая структура рода
, если задан элемент
непустого множества
с помощью аксиом
,
,
,
;
,
,
— база структуры рода
.
Пример 1 (структура группы).
База — одно множество
;
— алгебраическая операция, заданная на
и обладающая свойствами:
— замкнутость;
— ассоциативность;
— существование нейтрального элемента;
— существование симметричного элемента.
Отношение
определяет на множестве
структуру рода группы и тогда говорят короче:
— группа.
Пример 2 (структура векторного пространства).
База — два множества:
и поле
;
Система отношений —
={
,
}где
(сложение):
,
;
(умножение):
,
;
,
,
,
— известные свойства, которыми обладают отношения
и
.
называют векторным пространством над полем
.
Во втором примере множество
играет основную роль, а множество
является вспомогательным.
Совокупность всех утверждений, которые могут быть получены из аксиом математической структуры путем логического вывода, составляет теорию этой математической структуры. Таким образом, для построения математической теории необходимо:
1) указать некоторые основные множества (их элементы называют основными) и вспомогательные множества;
2) указать систему аксиом, которые задают отношения, называемые основными.
Этот метод построения математической теории называется аксиоматическим методом.