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公理——数学的基础

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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”。
( R# c9 X6 v* U4 d" {, Q9 ?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?. x7 F) O4 c; a: i# U% c( X
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。* m/ {5 ~0 h% ^ a6 b7 R: j$ ]
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:)
) H" o# X$ Y: s4 d2 N% k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。3 ]2 G6 c" p+ X
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。
$ |; p* m/ W! ]! S8 I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。
0 Q7 U1 P8 H# p% U; r* S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。. y" n; u( X* [5 r( w* s- g
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。
6 x3 R; J$ |4 [, A% S4 o7 ~- G; v8 H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,+ k7 r6 W! }# K' R: t
总之公理,公理体系,就是数学的的底桩。
. P7 D6 Z N' u% G2 ~+ ]- ]! A8 e4 a3 s" M0 P
点评:
' ~' R6 `1 y8 t那问题就来了,三角形的内角和为什么是180度7 ^" R5 i$ B5 I

/ c. u) z- _, [% ^; L( B7 a p
2#
发表于 2014-10-16 11:58:24 | 只看该作者
倒时差中,无聊ing: g2 q* q9 A5 ]# I
证明:任意三角形内角和为180°8 @/ k! D1 _& @2 D
证:设三角形三端点为A,B,C,其对应边为a,b,c
0 B; o# V4 n% n+ m5 w" g5 E通过A点做一条直线l,使 l 与边 a 平行& j; d! w G. d/ I8 A: f* Y
由平行线定律可知,角BCA与角CAl 相等,角CBA与角BAl 相等- n, z1 M8 b0 c& F3 I& t
由图中可知,角CAl+角BAl+角CAB组成直线l' M% V% ]8 o' E" p9 @
由公理:直线夹角180°,1 C9 U- F. J2 N8 B
可知任意三角形内角和180°3 x+ g2 j i3 Q' c0 E
证完
- p1 S4 A) m" p/ a3 \9 u: d' E0 M' Y5 y, R
l 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。0 f5 i/ P& Y# E4 W) T1 r% c$ F
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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发表于 2014-10-16 12:08:48 | 只看该作者
大虾好功力
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.! W5 `* M+ ]( y4 F# G
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%90%83%E9%9D%A2%E4%B8%89%E8%A7%92%E5%AD%B8
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。
: j6 O" |! e9 H4 ^7 r这个不用解释。

点评

O(∩_∩)O~ 这个纠正的是 发表于 2014-10-16 13:34
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。% T' ~4 i3 F1 a( E$ N0 [2 Y; I) g
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。
; u5 v- J# S6 [+ ] _( B定义就是概念。
7#
发表于 2014-10-17 21:54:36 | 只看该作者
学习了
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
9#
发表于 2014-10-18 16:07:14 | 只看该作者
学习!!
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。
6 ~ Y; d z/ y9 W' b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?!

点评

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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