1.5. Classes en théorie des ensembles

On appelle classe tout prédicat unaire vu comme ensemble des objets où il est vrai. Les classes invariantes sont des cas très généraux de notions. Elles remplaceront les types en théorie des ensembles. En effet on a besoin de rassembler tous ses objets dans le type «élément» pouvant appartenir à des ensembles (pour éviter de rediviser à l'infini : ensembles d'éléments, d'ensembles, de fonctions, ensembles mixtes...). Dès lors les notions d'ensemble et de fonction seront des classes désignées par les symboles: Ens = «est un ensemble», Fon = «est une fonction».
(Une autre méthode serait de conserver 3 types où chaque ensemble figurerait en double, comme ensemble et comme élément, identifiés par un foncteur convertissant l'ensemble en élément; et de même pour les fonctions. Mais cette idée qui pourrait servir à d'autres théories ne suffira pas en théorie des ensembles qui aura de toute façon besoin des classes comme notions)

La théorie des ensembles dans le cycle fondateur
La théorie du modèle n'est que partiellement formalisable comme théorie: son exigence que chaque expression et chaque preuve soient de taille finie, n'est formulable que dans sa forme traduite en théorie des ensembles. Cette forme désignant les constituants de son modèle M1=[T,M] par des variables libres, leur variabilité fait de ceci l'expression ensembliste de la théorie des modèles (grand tour des fondements des mathématiques).
Dans ce cadre, le composant M de M1 constitue un modèle de la traduction ensembliste de T (les constituants ensemblistes de T se traduisent en termes désignant leur image dans le système-objet T).
Or en tant que théorie T nous allons formaliser une théorie des ensembles, interprétant ses concepts dans M. C'est pourquoi on marquera du préfixe méta- leur précédente interprétation dans l'univers extérieur (cadre des notions de théorie du modèle et même de leur méta-interprétation déjà évoquée).
La traduction des objets, notions et structures ensemblistes en leur équivalent méta-ensembliste, les préservera en grande partie, mais n'est pas réversible. Contrairement à la méthode standard traduisant tout objet en élément pur, les ensembles seront généralement traduits en méta-ensembles des mêmes éléments, et de même pour les fonctions. Ainsi tout ensemble E sera une classe (celle des x tels que xE, d'argument x et de paramètre E) mais on verra que l'univers, classe (vrai) de tous les objets, n'est pas un ensemble. Toute classe est un méta-ensemble d'objets, mais certains méta-ensembles d'objets, indéfinissables, ne sont pas des classes.

Classes de validité
Etant donnés un modèle et des valeurs des variables libres, une expression sera dite valide si elle a effectivement une valeur (une formule non valide n'est ni vraie ni fausse). La validité des expressions des théories génériques est garantie par la correction syntaxique, intégrée au concept d'expression. Mais en théorie des ensembles la validité d'une structure (expression) peut dépendre des valeurs de ses arguments (variables libres). La condition de validité est un prédicat, exprimé par une formule de mêmes variables libres, toujours valide. S'il est unaire, il définit une classe qui est le domaine du foncteur (ou prédicat unaire) considéré.
Généralement, le lieu de vérité d'un prédicat n-aire ℛ partout valide est une classe n-aire (classe de systèmes de valeurs de n variables - on y reviendra avec les n-uplets), ou multiclasse pour ne pas préciser n. C'est le domaine d'un système de n variables uniquement soumises à l'hypothèse ℛ .
Toute structure (définie par une expression) a pour domaine une multiclasse appelée sa multiclasse de validité, définie par la formule de sa condition de validité, de mêmes arguments et paramètres. Celle de l'évaluateur de fonction f(x), est (Fon f et xDomf). On doit prendre soin de n'employer des expressions que dans leur multiclasse de validité, ce qui se fera assez naturellement.
Une théorie aux structures partiellement valides se traduit en théorie générique à un seul type (aux structures partout valides), gardant intactes les expressions et leurs valeurs lorsqu'elles sont valides : les modèles se traduisent en ajoutant arbitrairement des valeurs aux structures hors de leur multiclasse de validité (par exemple une valeur constante), et en sens inverse en ignorant ces valeurs.

Validité étendue
Pour tous prédicats A et B de conditions de validité VA et VB, les formules «A et B» et «A ⇒ B» auront la même condition de validité (VA  et (A ⇒ VB)) (rompant, pour «et», la symétrie entre A et B qu'il est inutile de rétablir). On les regardera donc valides même si A est faux et B non valide, alors de valeurs respectives faux et vrai, résultats indépendants d'une valeur arbitrairement ajoutée à B.
Ceci rend valides «VA et A» et «VA ⇒ A» (étendant A respectivement par faux et par vrai hors de son domaine de validité), et les conditions de validité elles-mêmes. Les formules «A et (B et C)» et «(A et Bet C» ont la même condition de validité (VA et (A ⇒ (VB et (B ⇒ VC)))).
Si (A  et B) est toujours valide (A est toujours valide et B valide sur toute la (multi)classe A), la (multi)classe qu'il définit est appelée la sous-classe de A définie par B.

1.4.  <—
Termes, formules, connecteurs

Sommaire
>     1.6.
Variables liées en théorie des ensembles