Краткое содержание
Рассуждая в математике, вводят и удаляют конъюнкции и дизъюнкции, ссылаются на исключённое третье, отбрасывают противоречивое, разбирают случаи и приводят к абсурду, почти никогда этого не замечая. Этот урок доказывает, что все эти приёмы суть производные правила дедуктивной системы курса, и доказывает их в том виде, в каком ими пользуются: с множеством посылок, которое сохраняется на протяжении всего вывода. Сначала он напоминает, что всякое уже доказанное правило действует внутри контекста ; затем доказывает введение и удаление дизъюнкции и конъюнкции, исключённое третье и непротиворечие, взрыв, доказательство от противного в двух его формах и разбор случаев, сначала с формулой и её отрицанием, а затем с произвольной дизъюнкцией. Задачи применяют эти приёмы к классическим законам, таким как закон Пирса и дилеммы, и показывают, почему недостаточно доказать их без посылок.
Цели обучения
- Применять к строкам вида правила и эквивалентности, доказанные ранее, обосновывая шаг монотонностью и сечением.
- Доказывать с посылками правила введения и удаления дизъюнкции и конъюнкции, раскрывая официальные сокращения только там, где это допустимо.
- Выводить закон исключённого третьего и закон непротиворечия и различать на каждом шаге, что есть определение, а что теорема.
- Доказывать принцип взрыва, доказательство от противного в двух его формах и разбор случаев с посылками и объяснять, почему варианты без посылок недостаточны.
- Строить выводы классических законов (Пирса, экспортации, дилемм), сочетая эти приёмы, и связывать выводимость формулы с противоречивостью множества посылок.
Правила внутри контекста
В уроке о формальных дедуктивных системах была задана система Лукасевича: схемы аксиом A1, A2 и A3, правило modus ponens (MP) и понятие вывода из множества посылок с его первыми свойствами: рефлексивностью (Рефл: если , то ), монотонностью (Мон: если и , то ), сечением (Сеч), modus ponens для выводов (если и , то ; на него также ссылаются как на MP), теоремой о дедукции (ТД: если , то ) и обратной к ней (ОТД). Уроки о четырёх приёмах вывода и о симметриях связок добавили гипотетический силлогизм (ГС), перестановку посылок (ПП), двойное отрицание (ДО), контрапозицию (Контр) в трёх её формах, замену эквивалентных (Зам), симметрии (Сим) и эквивалентные формы дизъюнкции и конъюнкции. Первый из них, доказав двойное отрицание, дополнил к тому же систему курса вторым исходным правилом, заменой двойного отрицания (ЗДО): если получается из заменой одного вхождения подформулы на или одного вхождения на , то из выводится . В дальнейшем относится к этой системе (от A1 до A3, MP и ЗДО), в которой по-прежнему верны рефлексивность, монотонность, сечение, теорема о дедукции и обратная к ней; приёмы этого урока суть её производные правила, хотя ни одно из их доказательств не ссылается на ЗДО непосредственно: правило действует через эквивалентные формы и замену эквивалентных, которые урок о симметриях доказал с его помощью.
Однако в математике никто не рассуждает без посылок: рассуждают исходя из аксиом, из условий теоремы и из того, что допущено для разбора случая. Если это так, приём рассуждения полезен лишь тогда, когда он формулируется с множеством посылок, которое переносится от строки к строке. Отсюда следует, что каждое правило этого урока формулируется и доказывается для произвольного ; случай без посылок есть частный случай , а не наоборот.
Доказательства суть выводы о выводах: каждая строка утверждает, что нечто выводимо из множества, , и её обоснование ссылается на предшествующие строки. В них «Посылка» отмечает строки, которые формулировка правила принимает как данные, а название аксиомы (A1, A3) или уже доказанной теоремы (например, Тожд, теорема ) отмечает строку , в которой есть частный случай этой схемы или этой теоремы, выводимый из любого множества.
Урок о четырёх приёмах вывода доказал с помощью монотонности и сечения лемму «от результата к правилу», которая делает возможным такой способ работы: если и для каждого , то . При , применённая в каждую сторону эквивалентности , она говорит, что тогда и только тогда, когда . Следовательно, всякое уже доказанное правило и всякая уже доказанная эквивалентность применяются к строкам вывода с посылками: если строка гласит , контрапозиция позволяет записать под ней и обосновать её ссылкой «Контр» и номером строки. Для двух эквивалентных форм из урока о симметриях, которые будут применяться постоянно, пишется «Экв»:
Следует подчеркнуть, что первая из этих эквивалентностей не является определением; вторая, как показал урок о симметриях, есть тождество цепочек, но на неё ссылаются как на Экв вместе с первой. По определению есть , а есть , и это разные цепочки; читать одну как другую «по определению импликации» и есть та ошибка, которой этот урок избегает. «Опр», напротив, оставляется для записи той же цепочки под другим именем, как когда читается как .
Загрузка содержимого…