Contributions to the theory of Large Cardinals through the method of Forcing

Abstract

The present dissertation is a contribution to the field of Mathematical Logic and, more particularly, to the subfield of Set Theory. Within Set theory, we are mainly concerned with the interactions between the largecardinal axioms and the method of Forcing. This is the line of research with a deeper impact in the subsequent configuration of modern Mathematics.

This area has found many central applications in Topology [ST71][Tod89], Algebra [She74][MS94][DG85][Dug85], Analysis [Sol70] or Category Theory [AR94][Bag+15], among others. The dissertation is divided in two thematic blocks: In Block I we analyze the large-cardinal hierarchy between the first supercompact cardinal and Vopenka’s Principle (Part I). In Block II we make a contribution to Singular Cardinal Combinatorics (Part II and Part III). Specifically, in Part I we investigate the Identity Crisis phenomenon in the region comprised between the first supercompact cardinal and Vopenka’s Principle. As a result, we settle all the questions that were left open in [Bag12, §5]. Afterwards, we present a general theory of preservation of C(n)– extendible cardinals under class forcing iterations from which we derive many applications.

In Part II and Part III we analyse the relationship between the Singular Cardinal Hypothesis (SCH) and other combinatorial principles, such as the tree property or the reflection of stationary sets. In Part II we generalize the main theorems of [FHS18] and [Sin16] and manage to weaken the largecardinal hypotheses necessary for Magidor-Shelah’s theorem [MS96]. Finally, in Part III we introduce the concept of _-Prikry forcing as a generalization of the classical notion of Prikry-type forcing. Subsequently we devise an abstract iteration scheme for this family of posets and, as an application, we prove the consistency of ZFC + ¬SCH_ + Refl(<!, _+), for a strong limit singular cardinal _ with cof(_) = !.

La present tesi és una contribució a l’estudi de la Lògica Matemàtica i més particularment a la Teoria de Conjunts. Dins de la Teoria de Conjunts, la nostra àrea de recerca s’emmarca dins l’estudi de les interaccions entre els Axiomes de Grans Cardinals i el mètode de Forcing. Aquestes dues eines han tigut un impacte molt profund en la configuració de la matemàtica contemporànea com a conseqüència de la resolució de qüestions centrals en Topologia [ST71][Tod89], Àlgebra [She74][MS94][DG85][Dug85], Anàlisi Matemàtica [Sol70] o Teoria de Categories [AR94][Bag+15], entre d’altres.

La tesi s’articula entorn a dos blocs temàtics. Al Bloc I analitzem la jerarquia de Grans Cardinals compresa entre el primer cardinal supercompacte i el Principi de Vopenka (Part I), mentre que al Bloc II estudiem alguns problemes de la Combinatòria Cardinal Singular (Part II i Part III). Més precisament, a la Part I investiguem el fenòmen de Crisi d’Identitat en la regió compresa entre el primer cardinal supercompacte i el Principi de Vopenka. Com a conseqüència d’aquesta anàlisi resolem totes les preguntes obertes de [Bag12, §5]. Posteriorment presentem una teoria general de preservació de cardinals C(n)–extensibles sota iteracions de longitud ORD, de la qual en derivem nombroses aplicacions.

A la Part II i Part III analitzem la relació entre la Hipòtesi dels Cardinals Singulars (SCH) i altres principis combinatoris, tals com la Propietat de l’Arbre o la reflexió de conjunts estacionaris. A la Part II obtenim sengles generalitzacions dels teoremes principals de [FHS18] i [Sin16] i afeblim les hipòtesis necessàries perquè el teorema de Magidor-Shelah [MS96] siga cert. Finalment, a la Part III, introduïm el concepte de forcing _-Prikry com a generalització de la noció clàssica de forcing del tipus Prikry. Posteriorment dissenyem un esquema d’iteracions abstracte per aquesta família de forcings i, com a aplicació, derivem la consistència de ZFC + ¬SCH_ + Refl(<!, _+), per a _ un cardinal fortament límit i singular amb cof(_) = !.