集合與邏輯

量詞(二):量詞的順序(Order of Quantifiers)

量詞(二):量詞的順序(Order of Quantifiers)
國立臺灣大學數學系翁秉仁副教授/國立臺灣大學數學系翁秉仁副教授責任編輯

連結: 量詞(一):量詞與其否定

摘要:本文討論量詞的交換問題。

前一篇的命題中,除了「自然數無窮多」的命題外,量詞都只有一個。當量詞超過一個,它們的順序可不可以交換,就變成基本的問題。由底下的例子

$$\forall x\cdot\forall{y}\cdot x^2+y^2\ge 0$$ 和 $$\forall y\cdot\forall{x}\cdot x^2+y^2\ge 0$$,$$x,y$$ 是實數。

或者

$$\exists x\cdot\exists{y}\cdot x^2+y^2=0$$ 和 $$\exists{y}\cdot\exists{x}\cdot x^2+y^2=0$$,$$x,y$$ 是實數。

量詞(一):量詞與其否定(Negation of Quantifiers)

量詞(一):量詞與其否定(Negation of Quantifiers)
國立臺灣大學數學系翁秉仁副教授/國立臺灣大學數學系翁秉仁副教授責任編輯

摘要:介紹量詞的意思,並討論含量詞命題的否定。

一般人第一次聽到推理思考的例子,通常並不是命題演算中「若 $$P$$ 則 $$Q$$」的實質蘊涵,而是下面這類亞里士多德式的三段論法:

所有人都會死
柏拉圖是人
所以柏拉圖會死

奇怪的「若P則Q」(二)(The Odd Material Implication II)

奇怪的「若P則Q」(二)(The Odd Material Implication II)
國立臺灣大學數學系翁秉仁副教授/國立臺灣大學數學系翁秉仁副教授

連結: 奇怪的「若P則Q」(一)

摘要:本文討論對於實質蘊涵的質疑與辯護。

如前一篇所述,「若 \(P\) 則 \(Q\)」的實質蘊涵規則很簡單,但也因此造成一些令人質疑的缺點:

奇怪的「若P則Q」(一)(The Odd Material Implication I)

奇怪的「若P則Q」(一)(The Odd Material Implication I)
國立臺灣大學數學系翁秉仁副教授/國立臺灣大學數學系翁秉仁副教授責任編輯

摘要:命題演算「若 \(P\) 則 \(Q\)」的真值表規則,經常困擾初學者。本篇討論這個規則。

早年高中數學教材由於受到「新數學」的影響,為了強調數學的嚴謹,多了一些邏輯的材料,後來一直延續下來。還記得高一剛入學時,看到類似底下的考題,真會令初見的人嗔目結舌:

推理能力是天生的嗎?(二)

推理能力是天生的嗎?(二)(Is Inference Competency Innate?II)
國立臺灣大學數學系翁秉仁副教授/國立臺灣大學數學系翁秉仁副教授責任編輯

連結:推理能力是天生的嗎?(一) 

摘要:本文說明演化心理學所提供的負面證據,說明人類在論證時,空有論證形式,可能更關心利益之衝突。

本篇要來揭曉上一篇的答案,三個例子的答案都是最左邊和最右邊的卡。看看你的答案是不是正確,或者看看你所花的時間,那個例子花了你比較長的時間。

事實上,這三個試驗的邏輯結構完全一樣,試驗中的規定都是「若 P 則 Q」的形式,從左到右的卡都是「P」「~P」「Q」「~Q」的選樣。而違反「若 P 則 Q」的結果,由命題邏輯知道是「P 且 ~Q」(或寫成 P 真且 Q 假)的情況,因此必須兩面檢查的都是最左邊的 P 與最右邊的 ~Q。

推理能力是天生的嗎?(一)

推理能力是天生的嗎?(一)(Is Inference Competency Innate?I)
國立臺灣大學數學系翁秉仁副教授/國立臺灣大學數學系翁秉仁副教授責任編輯

摘要:成人的爭辯經常荒腔走板,人類真的有天賦的推理能力嗎?演化心理學提供有趣的試驗。

兒童到小學階段,學習語言的能力非常快,不管父母是來自什麼種族,只要他在在另一個種族文化的環境下長大,就可以迅速並全面的學習他們的語言。相較於成人學習語言的緩慢與無效率,小孩子的語言能力幾乎是一個奇蹟。由於這個現象舉世皆然,和文化因素並無關係,因此普遍相信是來自於人類演化的結果,屬於內凜的天賦。語言學家Chomsky更為此,發展了他期望可以一統所有語言的「生成文法」(generative grammar),來說明這個事實。

巴斯卡與數學歸納法(Pascal and Mathematical Induction)

巴斯卡與數學歸納法(Pascal and Mathematical Induction)
國立台南第一高級中學數學科林倉億老師/國立臺灣師範大學數學系許志農教授責任編輯

摘要:本文介紹巴斯卡在其著作《論算術三角形》中的推論12,以及巴斯卡在證明推論12所用的方法與今日數學歸納法的關係。

巴斯卡(Blaise Pascal,1623-1662)因「巴斯卡三角形」而廣為中學學生所認識,然而,大部分中學生以及中學老師並不知道,巴斯卡在《論算術三角形》(A treatise on the Arithmetical Triangle)一書中,除了介紹「算術三角形」(即俗稱的「巴斯卡三角形」)外,還利用了「疑似的」數學歸納法來證明其中的性質,因此,巴斯卡曾被認為是最早使用數學歸納法的人。為什麼說「疑似的」呢?請繼續看下去。

皮亞諾公設(Peano axiom)

皮亞諾公設(Peano axiom)
國立臺灣師範大學數學系洪萬生教授/國立臺灣師範大學數學系洪萬生教授責任編輯

自然數的皮亞諾公設是數系的發展基礎,它簡要地說明了數學是一種基於公設的邏輯結構。

自然數的理論基礎,是數系發展的邏輯起點,對於十九世紀開始大力追求分析學嚴密化的數學家而言,當然至為重要。不過,這有賴於集合理論的系統性發展以及對於基數(cardinal number) 概念的進一步澄清,而這些都必須等到十九世紀後期康托爾 (Georg Cantor) 的相關研究之後,才開始萌芽。

邏輯循環謬誤(On Circular fallacy)

邏輯循環謬誤(On Circular fallacy)
國立臺灣師範大學數學系洪萬生教授/國立臺灣師範大學數學系洪萬生教授責任編輯

有關邏輯的循環謬誤出現在非常基本的命題論證,本文提供了一般人視為理所當然的例子,供教師參考與借鑑。

美國加州公立數學課程綱要K-12的「論理嚴密」,一向廣受國內數學家推崇:因為他們指出:「數學的最重要目標,是教授學生邏輯推論。隱含在數學學習中的邏輯推理,允許我們將數學應用到很大範圍的情境上,其中有關實際問題的解答可以達到精確的程度。上了八年級以後,學生的數學敏銳度應該強化。他(她)們需要開始理解邏輯的奧妙,並體會到下結論之前實質有效的論證之需求。數學推理與概念理解不應與內容分離;它們是內稟(intrinsic) 於學生在更高層次精通的數學分科之中。」

無限與集合論(The infinite and set theory)

無限與集合論(The infinite and set theory)
國立臺灣師範大學數學系洪萬生教授/國立臺灣師範大學數學系洪萬生教授責任編輯

集合論不只是集合的簡單運算而已,康托爾的創立此一理論之初衷,是想要藉此探索無限作為一個物件的特性。

「無限」可以區分大小等級,這是幾乎不可能想像得到的事物,因為這預設了無限可以視同為一種數學物件(mathematical object)。然而,數學史上如高斯這樣偉大的數學家都曾經只能將無限視為一種過程(process),無怪乎利用集合來表徵無限集體的康托爾(Georg Cantor),會在十九世紀下半葉,遭受到數學界那麼巨大的反撲!

事實上,無限作為一個不會結束的過程之想法,很久以來一直是個有用的數學工具。古希臘人據以處理不可公度的量以及求曲線形面積的「窮盡法」,乃至於微積分基礎概念-極限-的底層憑藉,都離不開無限的概念。然而,處理物件的無限集體,則是相當新穎的數學活動。

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