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公理——数学的基础

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1#
发表于 2014-10-16 11:19:52 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
在传统逻辑中,公理是没有经过证明,但被当作不证自明的一个命题。因此,其真实性被视为是理所当然的,且被当做演绎及推论其他(理论相关)事实的起点。当不断要求证明时,因果关系毕竟不能无限地追溯,而需停止于无需证明的公理。通常公理都很简单,且符合直觉,如“a+b=b+a”。2 `7 f+ k1 B! Y& \3 M
不同的系统,会预计不同的公理。例如非欧几何的公理,和欧氏几何的公理就有一点不同。比如说我们看欧式几何。在几个简单的公理假设下,我们可以得到一系列的结论,很多是深刻的,甚至是反直觉的。在建立这个模型之后,一个重要的问题就是我们需要几个公理来建立这个模型。比如欧式几何的每个公设是可以由其他公理得出的一个定理/结论?还是必须也是一个公理?
, R% i* W1 a4 w比如欧式几何里“过给定直线外一点,有且仅有一条直线与之平行”在很长时间内是不清楚它的位置的,后来发现对于欧式几何,你可以认为是这个体系的“公理”,只有认定它,才有后来的美妙结论。
: q. e  I7 R0 t; Z  Y9 t' M4 E0 e没有它呢?那时你就进入了另一个模型,你会得到其他的美妙结论:): ^  }& D! d7 c+ @! K1 v
所以,在不同的公理假设下,我们得到了不同的数学体系,以此为基础,我们就可以得到对现实和对数学本身的各种模型。这种公理化的一个好处是,当你觉得现在的数学模型并不适合现实,或者并不满足理论发展需要时,有可能只是你假设了太多的公理前提,换一套公理,换一套前提,你就能得到很不一样的数学体系,原本的困难可能就很容易解决了。
; F* \( s- Y* c不证自明性是公理的特点,这也是为什么数学家质疑欧几里得的第五公设——平行公理的原因,平行公理看起来并不象其他几条公理一样明白了当(比如第一条公设:任意两个点可以通过一条直线连接),而非欧几何的建立,也正说明了第五公设的不必要性。
7 H* H4 K, M9 `6 O" E! x从一方面说,公理也可以看作是对于一些一般经验的总结,这些总结是无可争议的正确的,还用第一公设说,“任意两个点可以通过一条直线连接”不管这直线如何定义,总之两点之间可以连出一条线(天知道在哪一维空间里就是一条直线叻?),这既符合直觉,也是简单明确的事实。/ @' X) G/ }: `. O1 b: _
从数学逻辑的角度,要证明一个定理就要证明导出这个定理的定理,进而要证明导出导出这个定理的定理的定理.......这样一直往回走,我们需要证明一个定理串,如果这个过程无限回溯显然是不可接受的,必须要有一些“东西”作为这个定理串的源头,回溯的过程终止与这个源头,这个源头我们就说它是“公理”,当然如果这个源头与某条已知公理违背,则这一串就都是假命题了。* U: v- R' ]" _% }6 J
扯远了,回到公理上来,形式主义数学家如希尔伯特,就通过建立形式化公理体系,把数学带到了一个更加严密的世界中来了。每一套公理体系中的公理,必须互相独立,且相容,否则就有矛盾了。所以一个公理背后是一套公理体系,这样就构成了一套数学的基础。. {5 \3 t3 H5 g( Z3 |1 ^8 R  G- L. U# d+ X( k
数学的图景也没有那么统一的,一套非偶的公理体系,就一个非偶几何空间(当然希尔伯特老先生的几何公理体系吧几何学统一了.....可不可以不要这么强大嘛~~);一个连续统假设,分出两个数学的世界,
5 u( A, Q% U" k总之公理,公理体系,就是数学的的底桩。. ~% E# N& K) ], q' N' q# {

2 G/ _, m* l. @" z5 s! w; a点评:
. }* I" h" G# Q1 ?& Y" j  C那问题就来了,三角形的内角和为什么是180度7 A6 }* G5 {  d' T
7 A- B- X7 ]: ?+ R4 E( u
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2#
发表于 2014-10-16 11:58:24 | 只看该作者
倒时差中,无聊ing
- _, _$ G  D; ]% L1 ]8 e+ h证明:任意三角形内角和为180°
+ h- {* O( x) B9 x. [8 l! {证:设三角形三端点为A,B,C,其对应边为a,b,c5 n* q: f1 r. S1 b% _5 y+ t! Z& C
       通过A点做一条直线l,使 l 与边 a 平行
6 _" G+ r/ A5 S9 L; \9 u' B      由平行线定律可知,角BCA与角CAl 相等,角CBA与角BAl 相等
' K2 \+ C9 P! L9 C& G      由图中可知,角CAl+角BAl+角CAB组成直线l" g+ \! I; w+ _
      由公理:直线夹角180°,
9 \/ P  V- c3 }      可知任意三角形内角和180°
5 W5 n8 E& G2 \证完* A& |; _' E$ x1 T' H" f# b

" s- ~9 O2 j9 |3 jl 是双向的,所以其实这个证明不完整,懒得再画图了,就这样吧。
9 K% N+ i) N% l# p, P+ `今儿个我真闲,哈。

点评

在那个帖子我用图证明完了,还是大侠更快。不过他说不是他想要的  发表于 2014-10-16 12:33
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3#
发表于 2014-10-16 12:08:48 | 只看该作者
大虾好功力
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4#
发表于 2014-10-16 12:54:52 | 只看该作者
建议大家参考维基百科---球面三角学.8 h; Z6 ]) V, h- A" t. y7 c) y: G7 \
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%90%83%E9%9D%A2%E4%B8%89%E8%A7%92%E5%AD%B8
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5#
发表于 2014-10-16 12:57:43 | 只看该作者
三角形的内角和是180度 是定理而不是公理。  f" p/ @1 k/ q5 A3 r5 |" T
这个不用解释。

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O(∩_∩)O~ 这个纠正的是  发表于 2014-10-16 13:34
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6#
发表于 2014-10-17 11:55:33 | 只看该作者
还有基本概念也是数学的基础。8 r  m( c( S  z% h2 H( k
就拿咱们熟悉的欧氏几何为例,在定义、公理的基础上,才能推出后面的命题。
" _, g6 }( R1 e! N7 {7 _; i定义就是概念。
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7#
发表于 2014-10-17 21:54:36 | 只看该作者
学习了
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8#
发表于 2014-10-18 10:46:37 | 只看该作者
我怎么记得上中学的时候老师给过证明
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9#
发表于 2014-10-18 16:07:14 | 只看该作者
学习!!
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10#
发表于 2014-10-19 08:51:54 | 只看该作者
这个问题画个图出来看很明显就能证明,前提是认可平行线定理,当然也可以先求证平形线定理。2 q/ R: f- s+ o0 Y. t" Q; g
看到楼主的问题让我想起来高中时候的一个问题:1/3=0.33333…………无限循环根据等式定理两边同乘以3得出的是3/3=0.99999999……无限循环,那么问题来了:1=0.99999……无限循环是怎么解释的?!

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微积分  发表于 2014-10-19 20:56
这只是当时闲暇的一些数字游戏,没有人说无限循环小数不能做乘法运算啊。  发表于 2014-10-19 11:29
0.33333…………x3=0.9999.......? 无限小数能做乘法么?  发表于 2014-10-19 09:21
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