为什么数学的结论是可靠的
数学被广泛地应用在人类社会的各个领域,这不仅是因为数学的对象与万事万物密切相关,还因为数学的结论是可靠的。为什么数学的结论是可靠的呢?这要看数学的结论是如何得来的。简单地说,数学的前提确凿无疑,方法严谨可靠。
比如,我们在中小学阶段学习的代数学、几何学,都是从几个最简单、最明了的事实(公理、法则)出发,经过严密的演绎推理而得到的。
代数学建立在十条规则之上:加法交换律;加法结合律;乘法交换律;乘法结合律;乘法对加法的分配律;等式两边同时加上一个数,等式不变;等式两边同时乘以一个非零数,等式不变;同底数幂相乘,底数不变指数相加;指数的乘方等于底数不变指数相乘;积的乘方等于乘方的积。
几何学(这里指平面几何)则是建立在十条公理、公设之上:跟同一件东西相等的东西彼此也相等;等量加等量,总量仍相等;等量减等量,余量仍相等;彼此重合的东西相等;整体大于部分;两点定一直线;有限直线不断沿该直线延长是可能的;以一点为心,指定长度为半径可以画一个圆;所有直角彼此相等;过直线外一点,可以且只可以引一条平行线。
这些基本规则或公理的成立是显然的或者说是找不出反例的,它们是代数学、几何学的基础或基本前提,是整个数学可靠性的基础。在此基础上,采用如下的演绎推理方法得到一系列不同层次的数学结论,演绎推理是数学理论可靠性的保证。
演绎推理的一般结构是如下的三段论:
| 演绎推理的一般结构 | 范例 | |
| 大前提 | 一个一般性的普遍规律 | 人是要死的 |
| 小前提 | 对一个特殊对象的判断 | 张三是人 |
| 结论 | 对这个特殊对象的结论 | 张三是要死的 |
按照三段论,一个完整的推理过程是这样的:由于任何满足条件A的事物都具有性质C(大前提),而事物B满足条件A(小前提),因此事物B具有性质C(结论)。
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这里的大、小前提是在推理过程中所运用的已有的真实判断,这一点必须保证或假定是正确的。在这些前提下,所得出的结论无疑是正确的,是绝对可靠的。
数学中有多种推理方法,但数学结论的确立只依靠演绎推理。单纯的归纳、类比、举例、实验、模拟、猜测等得到的结论,均只能用来解释或支持结论,或提供有益的启发,而不能作为确立数学结论的根据。
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