今日數學家 |
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德.摩根 Augustus De Morgan |
當年今日數學家 | |||||||||||||||||||||||||
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狄摩根
(Augustus De Morgan)
1806年5月27日生於印度,1871年3月13日死於英國
狄摩根的名字對大多數高中生來說一定不陌生,因為在學到集合論的時候有一個狄摩根定律:如果宇集中的兩個子集合A和B,則他們兩集合連集的補集合等於他們各自補集的交集,可用數學式子表示如下:
(A∪B)′=A′∩B′
狄摩根出生於印度馬德里,他是英國人,只不過因為他父親在印度的東印度公司工作,後來他回到英國,在著名學府三一學院唸書,他的老師是皮考克教授
(Peacock),並且以數學榮譽考試第四名的資格畢業,1727年,他回到他們家族世居地倫敦,1828年,他就在新成立的倫敦大學當教授,儘管當時
他還沒有任何數學上的成果發表,他並就職演說上暢談他的數學學習。並且在這裡,通過他的學生與他的著作,對英國數學起了很大的影響,他對於數學史和哲學都
非常精通,寫過代數基礎、微分計算、邏輯與機率論的著作,他是一位很好的老師,上起課來也非常的風趣幽默。 |
奧古斯都·德·摩根(Augustus De Morgan)(1806年6月27日—1871年3月18日),英國數學家、邏輯學家。他明確陳述了德·摩根定律,將數學歸納法的概念嚴格化。
生平
童年
德·摩根生於印度馬德拉斯管轄區。其父在東印度公司工作,母親是James Dodson(曾編製反對數表)的後代。德·摩根七個月大時,舉家遷回英國。
十歲時,父親去世,她母親帶他搬到英國西部。其數學才華一直未被發現,直至十四歲時,一位家庭的朋友意外發現他精心繪製的尺規作圖。
德·摩根有一目失明。於是他求學時期沒有參與任何體育活動,因此被同學取笑。
德·摩根的母親是英國教會的活躍分子,寄望兒子成為牧師。而他的中學老師,畢業於牛津大學奧里爾學院的Mr Parsons,是個擅長古典文學多於數學的人。可是德·摩根都不受這些長輩的影響。
大學教育
1823年,16歲的他進入劍橋大學三一學院,與喬治·皮庫克和威廉·修艾爾成為終身的好朋友。德·摩根受皮庫克影響,引起了對代數和邏輯的興趣。
他主要的娛樂是笛。
2006/02/26, by Chi
命題邏輯所使用的符號意義(以下大寫英文字代表一個命題)
符號 |
– |
v |
& |
à |
意義 |
Not |
Or |
And |
If … then |
舉例說明 |
– P P命題為假 |
P v Q P命題或是Q命題為真 |
P & Q P命題和Q命題皆為真 |
P à Q 如果P命題為真則Q命題必為真 |
命題邏輯的推論規則 (凡是符合下列形式的推論皆為有效論證)
名稱 |
1. MP |
2. MT |
前提 |
P à Q P |
P à Q – Q |
結論 |
Q |
– P |
舉例說明 |
如果小明是一隻鳥﹐則小明會飛。 小明是一隻鳥 因此﹐小明會飛 |
如果小明是一隻鳥﹐則小明會飛。 小明不會飛。 因此﹐小明不是一隻鳥。 |
名稱 |
3. HS |
4. DS |
前提 |
P à Q Q à R |
P v Q – P |
結論 |
P à R |
Q |
舉例說明 |
如果小明是一隻鳥﹐則小明會飛。 如果小明會飛﹐則小明喜歡吃蟲。 因此﹐如果小明是一隻鳥﹐則小明喜歡吃蟲。 |
我口袋裡有五元不然就是有拾元。 我口袋裡有五元是不正確的。 因此﹐我口袋裡有拾元。 |
名稱 |
5. Adj (結合律) |
前提 |
P Q |
結論 |
P & Q |
舉例說明 |
我今天穿藍色衣服。 我今天穿黑色運動鞋。 因此﹐我今天穿藍色衣服以及黑色運動鞋。 |
名稱 |
6. Simp (簡化律) |
7. Add (添加律) |
前提 |
P & Q |
P |
結論 |
P |
P v Q |
舉例說明 |
我今天穿藍色衣服及黑色運動鞋。 因此﹐我今天穿藍色衣服。 |
我今天穿藍色衣服。 我今天穿藍色衣服或是白衣服。 |
名稱 |
8. 雙否定律(DN) |
9. 交換律 (Com) |
10. 交換律 (Com) |
前提 |
– – P |
P v Q |
P & Q |
結論 |
P |
Q v P |
Q & P |
舉例說明 |
我並非不去。 因此﹐我會去。 |
今天下雨或下雪。 因此﹐今天下雪或下雨。 |
今天下雨又出太陽。 因此﹐今天出太陽又下雨。 |
名稱 |
11. 冪等律 (Idem) |
冪等律 (Idem) |
前提 |
P & P |
P v P |
結論 |
P |
P |
舉例說明 |
今天下雨而且下雨。 因此﹐今天下雨。 |
今天下雨或是下雨。 因此﹐今天下雨。 |
名稱 |
12. 狄摩根律 (DeM) |
狄摩根律 (DeM) |
前提 |
– (P & Q) |
– (P v Q) |
結論 |
– P v – Q |
– P & – Q |
舉例說明 |
我並非既穿黑色衣服又穿黑色運動鞋。 因此﹐我並非既穿黑色衣服或者我並非穿黑色運動鞋。 |
我口袋裡有五元不然就是有拾元﹐這是錯誤的。 因此﹐我口袋裡並非有五元也不是有拾元。 |
名稱 |
13. 條件句與選言等值律(CD) |
前提 |
P à Q |
結論 |
– P v Q |
舉例說明 |
如果小明是一隻鳥﹐則小明會飛。 因此﹐小明不是一隻鳥或是小明會飛其中必有一為真。 |
其他推論方法
1. 條件証法 (CP) 先假設P為真,然後導出Q,則證明P à Q為真。 |
2. 間接證法(歸謬証法) RAA 先假設P為真,然後導出矛盾,則證明 – P為真(意即P為假)。 |
邏輯
邏輯不能涵蓋人生 人生未必要全部合乎邏輯
文學語言 不一定合乎邏輯 卻往往能夠感人肺腑
然而邏輯卻是一切論證的基準
缺乏邏輯 就不能建構完整可靠的理論
缺乏邏輯 論證的說服力也會大打折扣
培養個人的邏輯分辨力
可以讓自己說的話更具有說服力
也比較容易洞察別人話語的疏漏
以下六個論證 摘自網路小說名著
您能說說看 那些地方有問題嗎
^_^
(一)
如果我有一千萬,我就能買一棟房子。
我有一千萬嗎?沒有。
所以我仍然沒有房子。
(二)
如果我有翅膀,我就能飛。
我有翅膀嗎?沒有。
所以我也沒辦法飛。
(三)
如果把整個太平洋的水倒出,也澆不熄我對妳愛情的火燄。
整個太平洋的水全部倒得出嗎?不行。
所以我並不愛妳。
(四)
如果我還有一天壽命,那天我要做你女友。
我還有一天的命嗎?..沒有。
所以,很可惜。我今生仍然不是你的女友。
(五)
如果我有翅膀,我要從天堂飛下來看你。
我有翅膀嗎?..沒有。
所以,很遺憾。我從此無法再看到你。
(六)
如果把整個浴缸的水倒出,也澆不熄我對你愛情的火燄。
整個浴缸的水全部倒得出嗎?..可以。
基本推論規則
1. 肯定前件(M.P.)
p > q
p
q
2. 否定後件(M.T.)
p > q
~q
~p
3. 假言三段論(H.S.)
p > q
q > r
p > r
4. 簡化(Simpl.)
p.q p.q
p q
5. 連言(Conj.)
p
q
p.q
6. 選言三段論(D.S.)
p v q p v q
~p ~q
q p
7. 添加(Add.)
p q
p v q p v q
8. 兩難論(Dil.)
p > q
r > s
p v r
q v s
取代規則 1.
雙否言規則(D.N.) p ≡ (~ ~ p) 2.
交換規則(Comm.) (p v q) ≡ (q v p) (p.q) ≡ (q.p) 3.
結合規則(Assoc.) ((p v q) v r) ≡ (p v (q v r)) ((p.q).r) ≡ (p.(q.r)) 4.
重複規則(Dup.) p ≡ (p v p) p ≡ (p.p) 5.
狄摩根規則(DeM.) (~ (p v q)) ≡ (~p.~q) (~ (p.q)) ≡ (~p v~q) 6.
雙如言互換規則(B.E.) (p ≡
q) ≡ ((p>q).(q > p)) 7.
質位同換規則(Contrap.) (p > q) ≡ (~q > ~p) 8.
如言互換規則(C.E.) (p > q) ≡ (~p v q) 9.
移出規則(Exp.) ((p.q)
> r) ≡ (p > (q > r)) 10.分配規則(Dist.) (p.(q
v r)) ≡ (p.q)
v (p.r) (p v (q.r)) ≡ (p v q).(p
v r)
邏輯試題一
有12名惡棍同聚一室談判,後來因為談不攏,引發一陣兇殘。
根據搜證資料,得到以下四條線索:
1
(甄大殺了郝小而且吳一殺了劉二)以及(張三沒殺李四而且蘇五沒殺勞六)
這兩者至少有一方面是事實。
2如果(張三殺了李四而且甄大殺了郝小),那麼便可進一步斷定:
如果吳一殺了劉二,則白七沒殺王八。
3如果不是(白七殺了王八或者賈九殺了程十),那麼吳一就沒殺劉二。
4事實上,賈九沒殺程十。
法官據此斷定:張三沒殺李四。
若您覺得法官推論正確,請逐步證明
否則請您舉出一個反例
邏輯解題一
(1)(甄大殺了郝小而且吳一殺了劉二)以及(張三沒殺李四而且蘇五沒殺勞六)這兩者至少有一方面是事實。
(2)如果(張三殺了李四而且甄大殺了郝小),那麼便可進一步斷定:如果吳一殺了劉二則白七沒殺王八。
(3)如果不是(白七殺了王八或者賈九殺了程十),那麼吳一就沒殺劉二。
(4)事實上,賈九沒殺程十。
因此張三沒殺李四。
若以真值表法來檢驗本論證的有效性
可以先對本論證所牽涉到的事件做初步分析:
本論證所牽涉的人物雖然有12位
但其所牽涉的事件,卻只有六件,我們先各以代號來標示這些事件:
A 甄大殺了郝小
B 吳一殺了劉二
C 張三殺了李四
D 蘇五殺了勞六
E 白七殺了王八
F 賈九殺了程十
並對各個前提和結論,也各賦予它一個代號:
G 代表前提(1)
H 代表前提(2)
I 代表前提(3)
J 代表前提(4)
K 代表結論
ABCDEF六個事件,都有真假的可能
由此可以得到64種可能狀況
每一種狀況下的GHIJK也都可以推測得出
如此一來,可以得到以下的真值表:
ABCDEFGHIJK
------------
1.TTTTTTTFTFF
2.TTTTTFTFTTF
3.TTTTFTTTTFF
4.TTTTFFTTFTF
5.TTTFTTTFTFF
6.TTTFTFTFTTF
7.TTTFFTTTTFF
8.TTTFFFTTFTF
9.TTFTTTTTTFT
10.TTFTTFTTTTT
ˇ
11.TTFTFTTTTFT
12.TTFTFFTTFTT
13.TTFFTTTTTFT
14.TTFFTFTTTTT
ˇ
15.TTFFFTTTTFT
16.TTFFFFTTFTT
17.TFTTTTFTTFF
18.TFTTTFFTTTF
19.TFTTFTFTTFF
20.TFTTFFFTTTF
21.TFTFTTFTTFF
22.TFTFTFFTTTF
23.TFTFFTFTTFF
24.TFTFFFFTTTF
25.TFFTTTFTTFT
26.TFFTTFFTTTT
27.TFFTFTFTTFT
28.TFFTFFFTTTT
29.TFFFTTTTTFT
30.TFFFTFTTTTT
ˇ
31.TFFFFTTTTFT
32.TFFFFFTTTTT
ˇ
33.FTTTTTFTTFF
34.FTTTTFFTTTF
35.FTTTFTFTTFF
36.FTTTFFFTFTF
37.FTTFTTFTTFF
38.FTTFTFFTTTF
39.FTTFFTFTTFF
40.FTTFFFFTFTF
41.FTFTTTFTTFT
42.FTFTTFFTTTT
43.FTFTFTFTTFT
44.FTFTFFFTFTT
45.FTFFTTTTTFT
46.FTFFTFTTTTT
ˇ
47.FTFFFTTTTFT
48.FTFFFFTTFTT
49.FFTTTTFTTFF
50.FFTTTFFTTTF
51.FFTTFTFTTFF
52.FFTTFFFTTTF
53.FFTFTTFTTFF
54.FFTFTFFTTTF
55.FFTFFTFTTFF
56.FFTFFFFTTTF
57.FFFTTTFTTFT
58.FFFTTFFTTTT
59.FFFTFTFTTFT
60.FFFTFFFTTTT
61.FFFFTTTTTFT
62.FFFFTFTTTTT
ˇ
63.FFFFFTTTTFT
64.FFFFFFTTTTT
ˇ
根據上列真值表可知:
符合四個前提的狀況(GHIJ四行皆為真),
只有10,14,30,32,46,62,64七列
而這七列的K值(結論),也都是真,絕無例外
可見這是一個有效論證
並且可以得知:如果這四個前提成立的話,就只有這七種可能:
10.ABDE真,CF假
(即甄大,吳一,蘇五,白七殺了人,張三,賈九沒殺)
14.ABE真,CDF假
(即甄大,吳一,白七殺了人,張三,蘇五,賈九沒殺)
30.AE真,BCDF假
(即甄大,白七殺了人,吳一,張三,蘇五,賈九沒殺)
32.A真,BCDEF假
(即甄大殺了人,吳一,張三,蘇五,白七,賈九沒殺)
46.BE真,ACDF假
(即吳一,白七殺了人,甄大,張三,蘇五,賈九沒殺)
62.E真,ABCDF假
(即白七殺了人,甄大,吳一,張三,蘇五,賈九沒殺)
64.ABCDEF皆為假
(即甄大,吳一,張三,蘇五,白七,賈九都沒殺人)
由此再次證明:法官推論張三沒殺李四是正確的
至於有人推斷所有人都沒殺人,則只是上列七種可能之一而已
以上是真值表法的實例,當然還有其他比較巧妙的方法囉
^_^
PS.真值表判讀示例:
ABCDEFGHIJK
-----------
1.TTTTTTTFTFF 六人皆殺人,則前提2和4不成立
2.TTTTTFTFTTF 只有賈九沒殺人,則前提2不成立
3.TTTTFTTTTFF 只有白七沒殺人,則前提4不成立
可以先將該論證符示如下:
1.(A.B)V(~C.~D) pr.
2.(C.A)>(B>~E) pr.
3.~(EVF)>~B pr.
4.~F pr.
--------------
/∴~C
接著再以間接證法逐步證明如下:
5. C Assp.(I.P.)
6. CVD Add.5
7. ~~(CVD) D.N.6
8. ~(~C.~D) DeM.7
9. A.B D.S.1,8
10. A Simp.9
11. B Simp.9
12. C.A Conj.5,10
13. B>~E M.P.2,12
14. ~E M.P.11,13
15. ~E.~F Conj.4,14
16. ~(EVF) DeM.15
17. ~B M.P.3,16
18. B.~B Conj.11,17
19.~C I.P.5-19
回到日常用語說明如下:
5. 利用間接證法,先假設結論不成立.即張三殺了李四
6. 根據添加規則.由5可以進一步推得張三殺了李四或蘇五殺了勞六
7. 根據雙否言規則,由6可知並非不是(張三殺了李四或蘇五殺了勞六)
8. 根據狄摩根定律,由7可以推得並非(張三沒殺李四且蘇五沒殺勞六)
9. 根據選言三段論,由1跟8可以推得(甄大殺了郝小且吳一殺了劉二)
10. 根據簡化規則.由9可以推得甄大殺了郝小
11. 根據簡化規則.由9可以推得吳一殺了劉二
12. 根據連言規則,由5跟10可以推得張三沒殺李四且甄大殺了郝小
13. 根據肯定前件規則,由2跟12可以推得(若吳一殺了劉二則白七沒殺王八)
14. 根據肯定前件規則,由11跟13可以推得白七沒殺王八
15. 根據連言規則,由4跟14可以推得白七沒殺王八且賈九沒殺程十
16. 根據狄摩根定律,由15可以推得並非(白七殺了王八或賈九殺了程十)
17. 根據肯定前件規則,由3跟16可以推得吳一沒殺劉二
18. 根據連言規則,由11跟17可以推得吳一殺了劉二且吳一沒殺劉二
19.根據間接證法,由5至18,若假設張三殺了李四,就必然導致吳一殺了劉二且吳一沒殺劉二的矛盾,可證張三沒殺李四
PS. 本例所用到的推論規則說明:
添加規則(Add.):若P真,則PVQ為真
雙否言規則(D.N.):若P真,則~~P為真
狄摩根定律(DeM.):若~(PVQ)真,則~P.~Q為真
若~(P.Q)真,則~PV~Q為真
選言三段論(D.S.):若PVQ真,~P真,則Q為真
若PVQ真,~Q真,則P為真
簡化規則(Simp.) :若P.Q真,則P為真
若P.Q真,則Q為真
連言規則(Conj.) :若P真,Q真,則P.Q為真
肯定前件規則(M.P.):若P>Q真,P真,則Q為真
附注:.且,V或,~非,>則
邏輯試題二
英、花、哥、文、瑰、瑜六個寶貝黨原本約好要一起去美國的
卻在臨出國前,鬧得有些彆扭
當時大家有三個默契:
1如果不是小英跟小花都去,小哥跟小文就都不去
2如果小英、小花跟小哥都去,小瑰就不去
3如果小瑰跟小瑜都不去,小花就不去
由此可見:除非小瑜去,否則小哥就不去
請問:這是一個有效推論嗎?
如果您覺得它有效,請逐步證明它
否則請您舉出一個反例
邏輯解題二
英、花、哥、文、瑰、瑜六個寶貝黨原本約好要一起去美國的
卻在臨出國前,鬧得有些彆扭
當時大家有三個默契:
1如果不是小英跟小花都去,小哥跟小文就都不去
2如果小英、小花跟小哥都去,小瑰就不去
3如果小瑰跟小瑜都不去,小花就不去
由此可見:除非小瑜去,否則小哥就不去
請問:這是一個有效推論嗎?
如果您覺得它有效,請逐步證明它
否則請您舉出一個反例
1.~(A.B)>~C.~D pr.
2.((A.B).C)>~E pr.
3.(~E.~F)>~B pr.
--------------
/∴~F>~C
4. C Assp.(C.P.)
5. CVD Add.4
6. ~~(CVD) D.N.5
7. ~(~C.~D) DeM.6
8. A.B M.T.7
9. (A.B).C Conj.8,4
10. ~E M.P.2,9
11. B Simpl.8
12. B>~(~E.~F) Contrap.3
13. ~(~E.~F) M.P.12,11
14. EVF DeM.13
15. F D.S.14,10
16.C>F C.P.4-16
四色定理
你曾經為地圖塗上顏色嗎?你有發現什麼規律嗎?在1852年,有一個英國青年人叫法蘭西斯.古特理(Francus
Guthrie),他在畫英國地圖塗顏色時發現,塗顏色只需要色種顏色就足夠了,他把這驚人的結果告訴他的哥哥費特里(Frederick),他的哥哥也
相信這結果是正確的,但是他證明不出來,因此同年10月23日費特里拿這個問題相倫敦大數學教授狄.摩根(De
Morgan)請教,他是當時著名的數學家,可是他也不能馬上解決,因此他寫一封信向三一學院的好朋友哈密頓(Hamilton)問如何解決,他相信哈密
頓年少就會說八國語言,這樣絕頂聰明的人一定能夠解決。在信中他這樣寫到:「今天我一個學生問我這樣一個問題,我還不曉的他是否正確,他說在面上畫一地
圖,使的兩個有共同邊緣的區域圖上不同的顏色,則四種顏色就已經夠了,難道造不出一個需要五種以上顏色依照此方法圖地圖的地圖嗎?很可惜,哈密頓或許以為
此問題太容易了,就沒有去注意他。 過了八年,狄.摩根在一本叫作''發現的哲學''的書上再度提起了這個問題,可是仍然沒有人去注意它,直到1878年英國數學家凱利(Cayley)在英 國數學學會及皇家地理學會提出這個''四色問題'',此問題才逐漸為世人所注意。第二年,有一個律師凱伯(Kempe)自稱發現了這個定理的證明,但在 1890年,被一個二十九歲的年輕人西渥特(Heawood)發現他的證明是有錯誤的,西渥特在牛津受教育,主要的研究就是四色定理,在以後六十年時間 內,他先後發表七篇這方面論文。西渥特在式的時候沒有解決四色問題,但是他證明了''地圖五色定理''是對的,也就是只用五種顏色來塗地圖是可以做到的。 過了很長一段時間,這問題一直沒能突破,直到1796年九月的美國數學學會通告公布了一個令數學界震驚的消息,就是伊利諾大學教授阿貝勒(Appel)和 哈根(Haken)兩人利用高速電子計算機,計算出了四色定理是正確的,同一年10月21日,英國科學雜誌''新科學人''登了一篇阿貝勒親自寫解決這個 問題文章,他在那篇文章敘述到四色定理的歷史,並提到一百年前律師凱伯的關鍵想法是正確的,自從高速電子計算機出現之後,德國數學家就設計一些程序,要來 解決這個問題,1960年,美國數學家哈根也開始從事這方面工作,1972年,阿貝勒和哈根一起改進了電子計算機,到了1974年,工作是有一些眉目,這 時也有一些人加入他們的行列,到了1976年1月,他們已經有信心可以解決這個問題了。 整個1976年的六月,他們用超過一千多小時的電子計算機應用時間,總算得出四色定理的結果,數學家經過百年的努力,終於藉助電腦的幫助,運算完人腦所計算不完的問題。 |
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