一.判断与命题
1.判断的意义和结构
判断是对思维对象有所断定的思维形式.“断定”就是肯定或否定,不模棱两可.例如,“是无理数”,“△ABC不是直角三角形”,这种判断是判断某一属性是否属于这个或那个事物;又如,“三角形三内角之和等于180°”,这种判断是判断各个思维对象间的关系;再如,“直线c经过直线a与b的交点p”,这种判断是判断各思维对象间的制约关系.
任何判断都应具有两个基本特征:一是一定“要有所断定”.不能作出肯定或否定的思维形式,不能称其为判断.例如,“△ABC是直角三角形吗?”就不是判断.二是有真假之分.如果一个判断符合客观实际,它就是真实的,否则就是虚假的.例如,“三角形三内角之和大于180°”就是一个假判断.
判断一般采用“主词——系词——宾词”的结构.主词(S)是思维的对象,即需要作出判断的事物或现象,宾词(P)是用来表达对象具有或不具有某种属性,系词是用来联接主词和宾词的,通常用“是”或“不是”来表示肯定或否定.
判断按其性质来分有肯定判断和否定判断,按判断中的主词外延是宾词外延的全部或是部分来分,有全称判断和特称判断,如果将两种分类结合起来就可以形成下面四种判断:
(1)全称肯定判断,记作A.其逻辑形式是“所有S都是P”,简记为SAP.
(2)全称否定判断,记作E.其逻辑形式是“所有S都不是P”,简记为SEP.
(3)特称肯定判断,记作I.其逻辑形式是“有些S是P”,简记为SIP.
(4)特称否定判断,记作O.其逻辑形式是“有些S不是P”,简记为SOP.
2.命题及其基本运算
表示判断的陈述语句称为命题,数学中表示判断的陈述语句称为数学命题,也简称为命题.命题中常用的连接词有“非”、“或”、“且”、“蕴含”、“等值”等等.判断有真假之分,命题也有真假之分,而在结构上可分为简单命题与复合命题两种类型.数学中把真实性为人们所公认而又不加以证明的数学命题,称为公理.在数学科学体系中,一般要求公理具有无矛盾性、独立性和完备性,但在中学数学教材体系中,考虑到学生接受能力,往往把一些公理体系之外的真命题也作为公理,即不一定严格要求公理体系的独立性.数学中,根据已知概念和已知的命题,遵照逻辑规律运用逻辑推理方法已证明真实性的命题称为定理.
命题的运算就是通过命题的符号化、形式化,由若干个命题,构建新的命题.命题演算的关键是逻辑联结词的运用.因此,命题运算实际上是命题的逻辑联结.命题的基本运算有:否定、合取、析取、蕴涵、当且仅当等.
对于命题p、q、r,如果p是一个真命题,则记为p=1;如果q是一个假命题,则记为q=1.
(1)否定(非“「”).命题p与联表3-1
结词“「”构成复合命题“「p”.「pP「p
称为p的否定式,也称为负命题,其10
真值表为表3-1.这里表明,若命题01
p为真,则「p为假;若命题p为假,则「p为真.
(2)合取(与、且“∧”).两个命题p、q用“∧”联结起来,构成复合命题“p∧q”.p∧q称为p、q的合取式,p、q称为合取项.命题p∧q又称为联言命题,其真值表为表3-2.这里表明,若p、q都真,则p∧q为真;若p、q中至少有一个为假,则p∧q为假.
表3-2表3-3
pqp∧qpqp∨q
111111
100101
000011
000000
(3)析取(或“∨”).两个命题p、q用“∨”联结起来,构成复合命题“p∨q”.p∨q称为p、q的析取式,p、q称为析取项.命题p∨q又称为选言命题,其真值表为表3-3.这里表明,若p、q中至少一个为真,则p∨q为真;只有p、q都假,才有p∨q为假.
(4)蕴涵(如果(若)…那么(则)…“→”).给定两个命题p、q用“→”联结起来,构成复合命题“p→q”.p→q称为p、q的蕴涵式,p称为条件(或前件),q称为结论(或后件).命题p→q又称为假言命题,其真值表为表3-4.这里表明,除去p真q假,则p→q为假外,其余情况p→q都真.
表3-4表3-5
pqp→qpqpq
111111
100100
011`010
001001
(5)当且仅当(“”).给定两个命题p、q用“”联结起来,构成复合命题“pq”.pq称为p、q的等价式.命题pq又称为充要条件假言命题,其真值表为表3-5.这里表明,若p、q同真或同假时,pq为真,其余皆假.
运用以上介绍的五种逻辑联词以及否定式、合取式、析取式、蕴涵式和等价式的真值表,还可以进行命题的多种复合运算,并确定运算结果所得命题的真值表.在命题的演算过程中,还要遵循一系列的运算律,这些请读者参阅有关逻辑学文献.
二.命题的四种基本形式及其关系
数学命题的四种基本形式如下:
原命题p→q;逆命题q→p;
否命题「p→「q;逆否命题「q→「p.
它们之间的关系可用图解表示如下图:
原命题互逆逆命题
p→qq→p
互互
互为逆否
否否
否命题逆否命题
「p→「q互逆「q→「p
图3-8
以上四种命题的真假,有一定的逻辑联系.互为逆否的两个命题是逻辑等价的,可通过真值表或命题运算律加以验证.例如
表3-6
pqp→q「q「p「q→「p
111001
100100
011011
001111
可见,p→q与「q→「p等价,即p→q与「q→「p同真同假.
为了加深对上面的真值表的理解,我们来看下面三组例子:
例1.(1)若三角形中有两边相等,则其对角相等.(真)
(2)若三角形中有两角相等,则其对边也相等.(真)
(3)若三角形中有两边不等,则其对角也不相等.(真)
(4)若三角形中有两角不等,则其对边也不相等.(真)
例2.(1)若两角为对顶角,则此二角相等.(真)
(2)若两角相等,则此二角为对顶角.(假)
(3)若两角不是对顶角,则此二角不相等.(假)
(4)若两角不相等,则此二角不是对顶角.(真)
例3.(1)