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第19章 数学学习与形式逻辑(2)

如“一个多边形的顶点在圆周上,那么这个多边形叫做圆的内接多边形”,这个定义就含糊不清,因为它既没有指明是多边形的各个顶点在圆周上,又没有指明是在同一个圆周上。定义要简明,即不能包含互相推出的本质属性,而且不要超越选项。

(二)原始概念(原名)

数学里的概念要有明确性,不能混淆不清,而且定义不得循环。下定义是以一些已定义了的概念来定义新概念,这样顺次上溯最终必然出现不能用已定义过的概念来定义的概念。我们知道,定义“垂直”用到“直角”的概念,定义“直角”用到“平角”的概念,定义“平角”用到“始边”、“终边”和“射线”的概念,……追本穷源,必有不能用别的概念来定义的概念:“点”和“直线”。像这样,不能用别的概念来定义,且又用来定义其他概念的概念,就叫做原始概念(简称为元名)。

在数学中原始概念应越少越好,但在中学教学里,却不能苛求。在中学课本中,一般用描述法解释原始概念,如用“磨光了的镜子”、“平静的湖面”描述“平面”。用描述法来叙述原始概念,不能作为推理、论证的根据。人们总结出关于“平面”的三个基本性质,即:①如果一直线上的两个点在一个平面内,则这条直线上所有的点都在这个平面内;②如果两个平面有一个公共点,那么它们相交于过这个点的一条直线;③经过不在同一直线上的三点,有且只有一个平面。这三个基本性质被称为“平面三公理”,并以此作为“平面”固有属性,它是立体几何推理论证的根据。

(三)概念的划分

1.什么是划分

如果说下定义是明确概念的内涵的逻辑方法,那么划分是明确概念外延的逻辑方法。

单独概念的外延只是指一个单独的事物,即单独元素集(如太阳、地球等都是单独概念)。普遍概念是指反映某一类事物的概念,它的外延不是由一个单独的对象构成的,而是指由许多分子组成的类(用集合的语言说,是由多于一个的元素组成的)。分子有多有少,有的数量有限,研究它的外延时一一列举就可以了,但有的数量很多,如果要把它们一个一个列举出来,有时是不必要的,有时也是不可能的,因此需要用另一种方法来明确外延。这就是将一个概念所指的事物,按照不同的属性分成若干小类,从概念来说,也就是将一个属概念划分为若干种概念,这就是明确概念的外延的方法——划分。

概念的划分有三要素:①被划分的概念叫做划分的母项;②分出的各个种概念叫做子项;③进行划分所用的准则叫做划分的标准。例如,把三角形分为锐角三角形、直角三角形、钝角三角形三类。其中三角形为母项,锐角三角形、直角三角形、钝角三角形为子项。

2.划分的规则

规则1划分后各子项应当互不相容。即不能有一些对象既属于这个子项,又属于另一子项。所以各个子项之间必须是互不相容关系。违反这条规则的错误,叫做子项相容的错误。

规则2划分后各子项必须穷尽母项。即指划分后各子项的总和应当与母项全同。如果子项不穷尽母项,那么必有一些属于母项的事物不属于任何子项。违反这条规则的错误,叫做子项不穷尽母项。

例如,把平行四边形划分为菱形、正方形和矩形三类。这种划分一方面犯了子项相容错误,另一方面又犯了子项不穷尽母项的错误。因为正方形与菱形、正方形与矩形是交叉概念,它们是相容的,并且这种划分漏掉了邻边不等的斜平行四边形,故子项不穷尽母项。

规则3每次划分应当用同一个划分标准。人们在实践中要达到的目的不同,划分标准可以不同,但同一次划分不能交替使用两种或两种以上的标准,否则就会造成划分的混乱,甚至错误。例如,把三角形划分为锐角三角形、直角三角形、钝角三角形和等腰三角形,便破坏了这条原则,因为交叉使用了两个不同的划分标准。

规则4划分不应越级。即应把属概念分为最邻近的种概念。违反这一条就叫做犯了越级分类的错误。例如,把实数分为整数和分数就犯了越级分类的错误。

3.划分的种类

划分有一次划分和多次划分(又称连续划分)。多次划分是把母项分为几个子项,然后把那些子项作为母项再分为若干子项,直到满足需要为止。

二分法是把母项分为两个子项,其中一个子项具有某种属性,而另一个子项却没有这个属性。一个母项由二分法得出的两个子项之间必须具有矛盾关系,有矛盾关系的两个子项是不相容的,又是穷尽了母项的。

例如,平行四边形的概念,可用二分法划分如下:

平行四边形(按边)等边平行四边形直角等边平行四边形(正方形)

非直角等边平行四边形

(菱形)(按角)

不等边平行四边形直角不等边平行四边形

非直角不等边平行四边形

(按角)

通过概念的划分,有利于掌握概念的系统,区分概念和了解它们之间的关系。通过划分常可以发现一些新概念、科学研究中的新元素。

(第二节 )数学命题

一、判断和数学命题

(一)判断与语句

判断是对思维对象有所断定的一种思维形式。例如“三角形内角和等于180…;“点P在直线AB上”,2是无理数”,等等都是判断。

在判断中常反映着:①某属性是否属于这个或那个思维对象;②各思维对象间的关系;③各对象间的制约关系,等等。因此,对思维对象有所肯定或有所否定乃是一切判断的最显著的特点。

判断有真假之分。如果一个判断所断定的符合客观实际情况,与事实相一致,那么这个判断是一个真实的判断;如果一个判断所断定的不符合实际情况,与事实不一致,那么这个判断就是一个虚假的判断。

判断作为一种思维形式、一种思想,是不能离开语句赤裸裸地存在的。判断的形成和表达都离不开语句。但应当注意,并非所有的语句都表达判断。例如,“3是有理数吗?”就不是判断。

(二)数学命题及其分类

在数学上,表达判断的语句叫做命题。表达真判断的语句称为真命题,表达假判断的语句称为假命题。一个命题不是真的就是假的,不能又真又假。

数学命题常用符号、算式来表达。例如,“3+2=5”,“(a+b)2=a2+2ab+b2”等都是数学命题。

在命题逻辑中,通常用p,q,r等表示命题,称为命题变量或命题变项。命题变量只能取“真”、“假”二值。为书写方便,常用“1”表示“真”,用“0”表示“假”。如果命题P是一个真命题,就说p的真值等于1,记作“p=1”;否则,我们说它取假值,记作“p=0”。

根据不同的标准可把命题分为几种不同的类型。首先按命题本身是否还包含其他的命题而分为简单命题和复合命题。

简单命题是命题本身不再包含其他命题的命题。按其所断定的对象是性质还是关系而分为性质命题和关系命题。

复合命题是由两个或两个以上的简单命题组成的命题。按照组成复合命题的各个简单命题之间的结合情况如何,将其区分为负命题、联言命题、选言命题、假言命题。

命题简单命题性质命题

关系命题

复合命题

负命题联言命题

选言命题

假言命题

二、简单命题

简单命题就是不包含其他命题的命题。简单命题可分为性质命题和关系命题两种。

(一)性质命题

性质命题就是断定某事物具有(或不具有)某种性质的命题。例如:一切正方形都有外接圆;任何一个圆都不是直线形;有些四边形是平行四边形;有些直角三角形不是等腰的。

1.性质命题的逻辑结构

从上述例子中可以看到,虽然断定的事物具体内容不同,但都由下面几部分组成。

它们都有一个表示判断对象的概念,称为命题的主项,逻辑学上通常用“s”表示。如例子中的“正方形”、“圆”、“四边形”、“直角三角形”。

它们都有一个表示判断对象所具有或不具有的某种性质的概念,称之为命题的谓项,用“P”表示。如“外接圆”、“直线形”、“平行四边形”、“等腰”。

它们都有一个联系主项和谓项的关系词,称之为命题的联项,通常又被称为命题的“质”。如“是”、“不是”、“能”、“不能”、“有”、“不具有”。

在它们的前面都有一个表示判断对象数量的概念,称之为命题的量项。如“一切”、“有些”。量项又称为命题的“量”。量项分为两种:一种是全称量项,它表示在一个命题中,对主项的全部外延作了断定,通常用“所有”、“任何”、“一切”、“每一”、“凡”等语词表示。另一种是特称量项,表示对主项的部分外延作了断定,常用“有些”、“有的”、“某些”等表示。特称量项的语言标志在命题的语言表达中不能省略,全称量项的语言标志可省略。

性质命题的逻辑结构是:所有的(或有的)s是(或不是)P。

2.性质命题的种类

按性质命题的“联项”,即“质”的不同,可将其分为肯定命题和否定命题。肯定命题是断定事物对象具有某种性质的命题;否定命题是断定事物对象不具有某种性质的命题。

按性质命题的量的不同,可分为:全称命题,即断定某类中的每一个对象(或某一个别对象)是否具有某种性质的命题;特称命题,即断定某类中的部分对象是否具有某种性质的命题。

按性质命题的质和量的不同结合,可将性质命题分为如下四种a

全称肯定命题断定一类事物的全部都具有某种性质的命题。通常用“A”表示,也可写成“SAP”。逻辑形式是:所有的S都是P。

全称否定命题断定一类事物的全部都不具有某种性质的命题。通常用“E”表示,也可写成“SEP”。逻辑形式是:所有的S都不是P。

特称肯定命题断定一类事物中的部分对象具有某种性质的命题。通常用“I”表示,写成“SIP”。逻辑形式是:有的S是P。

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