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严谨 (数学)

指数 严谨 (数学)

数学上,严谨不同于生活中的严谨,它指数学系统(尤指公理系统)的完备性和相容性。 完备性指公理数量不多不少正好可以推导出这门学科的全部结论;自洽性指公理系统内不存在悖论(即既是真又是假的命题)。比如绝对几何学加上第五公设就成为欧式几何,或者加上第五公设的反命题就成为非欧几何,但后两者并不满足完备性要求,只有绝对几何学才是度量几何类中的完备系统。自洽性与哥德爾不完備定理并不矛盾,前者断言不存在既真又假的命题,而后者断言存在既不可证明又不可证伪的命题,就好比第五公设之于度量几何,连续统假设之于集合论,选择公理之于ZF系统。.

8 关系: 完备性平行公設形式系統相容性非欧几里得几何连续统假设集合论选择公理数学

完备性

在数学及其相关领域中,一个对象具有完备性,即它不需要添加任何其他元素,这个对象也可称为完备的或完全的。更精确地,可以从多个不同的角度来描述这个定义,同时可以引入完备化这个概念。但是在不同的领域中,“完备”也有不同的含义,特别是在某些领域中,“完备化”的过程并不称为“完备化”,另有其他的表述,请参考代数闭域、紧化或哥德尔不完备定理。.

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平行公設

平行公設(Parallel postulate),也稱為歐幾里得第五公設,因是《幾何原本》五條公設的第五條而得名。這是歐幾里得幾何一條與別不同的公理,比前四條複雜。公設是說: 假定所有歐幾里得公設(當中包括平行公設)都成立的幾何称为歐幾里得幾何。假定平行公設不成立的稱為非歐幾里得幾何。不依賴於平行公設的幾何,也就是只假設前四條公設的,稱為仿射幾何 这只是一个与平行线的性质有关的公设。欧几里得已在《几何原本》第I卷定义第23条中定义过平行线了。。 歐幾里得幾何的有些性質與平行公設等價,也就是假設平行公設成立,可推導出這些性質,反过来假設這些性質的一項為公理,也可以推導出平行公設。其中最重要的一項,也是最常作為公理代替平行公設的,要算是蘇格蘭數學家约翰·普莱费尔提出的普莱费尔公理: 这里有个问题要提出来,即在证明第五公设时,平面是不加定义,如果平面作如下定义:满足第五公设的面定义为平面。这实际上可用公理法对平面作定义。如果有这定义,第五公设是自明的。这才符合直观。.

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形式系統相容性

#重定向 一致性 (邏輯).

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非欧几里得几何

非欧几里得几何,简称非欧几何,是多个几何形式系统的统称,与欧几里得几何的差别在于第五公设。.

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连续统假设

在數學中,連續統假設(Kontinuumshypothese;Continuum hypothesis,簡稱CH)是一個猜想,也是希尔伯特的23个问题的第一題,由康托尔提出,關於無窮集的可能大小。其為: 康托爾引入了基數的概念以比較無窮集間的大小,也證明了整數集的基數絕對小於實集的基數。康托爾也就給出了連續統假設,就是说,在无限集中,比自然数集基数大的集合中,基数最小的集合是实数集。而連續統就是實數集的一個舊稱。 更加形式地说,自然数集的基数为\aleph_0(讀作「阿列夫零」)。而连续统假设的观点认为实数集的基数为\aleph_1(讀作「阿列夫壹」)。于是,康托尔定义了绝对无限。 等價地,整數集的基数是\aleph_0而實數的基数是2^,連續統假設指出不存在一個集合S使得 \aleph_0 假設選擇公理是對的,那就會有一個最小的基數\aleph_1大於\aleph_0,而連續統假設也就等價於以下的等式: 連續統假設有個更廣義的形式,叫作廣義連續統假設(GCH),其命題為: 庫爾特·哥德尔在1940年用内模型法证明了连续统假设与ZFC的相对协调性(無法以ZFC證明為誤),保羅·柯恩在1963年用力迫法证明了连续统假设不能由ZFC推导。也就是说连续统假设獨立於ZFC。.

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集合论

集合論(Set theory)或稱集論,是研究集合(由一堆構成的整體)的數學理論,包含集合和元素(或稱為成員)、關係等最基本數學概念。在大多數現代數學的公式化中,都是在集合論的語言下談論各種。集合論、命題邏輯與謂詞邏輯共同構成了數學的公理化基礎,以未定義的「集合」與「集合成員」等術語來形式化地建構數學物件。 現代集合論的研究是在1870年代由俄国数学家康托爾及德國数学家理察·戴德金的樸素集合論開始。在樸素集合論中,集合是當做一堆物件構成的整體之類的自證概念,沒有有關集合的形式化定義。在發現樸素集合論會產生一些後,二十世紀初期提出了許多公理化集合論,其中最著名的是包括選擇公理的策梅洛-弗蘭克爾集合論,簡稱ZFC。公理化集合論不直接定義集合和集合成員,而是先規範可以描述其性質的一些公理。 集合論常被視為數學基礎之一,特別是 ZFC 集合論。除了其基礎的作用外,集合論也是數學理論中的一部份,當代的集合論研究有許多離散的主題,從實數線的結構到大基数的一致性等。.

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选择公理

选择公理(Axiom of Choice,縮寫AC)是数学中的一条集合论公理。这条公理声明,对所有非空指标集族 (S_i)_,总存在一个索引族 (x_i)_,对每一个 i \in I,均有 x_i \in S_i。选择公理最早于1904年,由恩斯特·策梅洛为证明良序定理而公式化完成。 非正式地說,选择公理声明:給定一些盒子(可以是無限個),每个盒子中都含有至少一个小球,那么可以作出这样一种选择,使得可从每个盒子中恰好选出一个小球。在很多情况下这样的选择可不借助选择公理;尤其是在“盒子个数有限”和“存在具體的選擇規則”(當每個盒子都恰好只有一个小球具有某項特征)这两种情况下。再举一个例子,假设有许多(甚至是无限)双鞋子,则我们可以选取每双鞋左边的鞋子构成一个具体的选择。然而,假设有无限双袜子(假设每双袜子都没有可区分的特征),在这种情况下,有效的选择只能通过选择公理得到。 尽管曾具有争议性,选择公理現在已被大多数数学家毫无保留地使用着,例如带有选择公理的策梅洛-弗兰克尔集合论(ZFC)。数学家们使用选择公理的原因是,有许多被普遍接受的数学定理,比如是吉洪诺夫定理,都需要选择公理来证明。現代的集合论学家也研究与选择公理相矛盾的公理,例如。 在一些構造性數學的理論中會避免选择公理的使用,不過也有的將选择公理包括在內。.

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数学

数学是利用符号语言研究數量、结构、变化以及空间等概念的一門学科,从某种角度看屬於形式科學的一種。數學透過抽象化和邏輯推理的使用,由計數、計算、量度和對物體形狀及運動的觀察而產生。數學家們拓展這些概念,為了公式化新的猜想以及從選定的公理及定義中建立起嚴謹推導出的定理。 基礎數學的知識與運用總是個人與團體生活中不可或缺的一環。對數學基本概念的完善,早在古埃及、美索不達米亞及古印度內的古代數學文本便可觀見,而在古希臘那裡有更為嚴謹的處理。從那時開始,數學的發展便持續不斷地小幅進展,至16世紀的文藝復興時期,因为新的科學發現和數學革新兩者的交互,致使數學的加速发展,直至今日。数学并成为許多國家及地區的教育範疇中的一部分。 今日,數學使用在不同的領域中,包括科學、工程、醫學和經濟學等。數學對這些領域的應用通常被稱為應用數學,有時亦會激起新的數學發現,並導致全新學科的發展,例如物理学的实质性发展中建立的某些理论激发数学家对于某些问题的不同角度的思考。數學家也研究純數學,就是數學本身的实质性內容,而不以任何實際應用為目標。雖然許多研究以純數學開始,但其过程中也發現許多應用之处。.

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