Смекни!
smekni.com

Содержание и значение математической символики (стр. 14 из 15)

К свободной переменной X одноместного предиката

(У)А(X, Y) в свою очередь можно применять квантор всеобщности или квантор существования. Получаются выражения

(X)(
(У)А(X,У));
(X)(
(Y)А(X,У)), которые, опуская скобки, принято записывать несколько проще:
(X)
(У)А(X,У);
(X)
(Y)А(X,У),

Это – высказывания. Первое истинно, если все строки, а тем самым и вся таблица предикатов, содержат только букву и, второе истинно, если соответствующая матрица содержит по меньшей мере одну тождественно-истинную строку. Три другие предиката

(X)А (X,У),
(У)А(X, У) и
(X)А (X,У) также допускают квантификацию, так что в общей сложности мы получаем из одного предиката восемь формально различных высказываний:
(X)
(У)А (X, У);
(X)
(У)А (X,У);
(X)
(У)А (X, У);
(X)
(У)А (X, У);
(У)
(X) А (X, У);
(У)
(X)А(X, У);
(У)
(X)А (X, У);
(Y)
(X) А (X, У).

Нетрудно убедиться в том, что четыре высказывания, содержащие одинаковые кванторы, попарно эквивалентны:

(X)
(У)А(X,У) Û
(У)
(X)А (X, У);

(X)
(У)А (X, У) Û
(Y)
(X)А (X, У).

(X)
(У)А(X,У) так же как и
(У)
(X)А(X, У), истинно тогда и только тогда, когда А (X, У) – тождественно-истинный предикат,
(X)
(У)А (X, У) и
(Y)
(X)А(X,У) оба истинны во всех случаях, кроме одного, когда А(X,У) – тождественно-ложный предикат. Все остальные высказывания существенно различны. Особенно следует помнить, что порядок следования разноименных кванторов очень важен.

Я считаю, что к окончанию школы ученики должны овладеть кванторами, но введение их должно быть постепенным и начинаться в простых ситуациях. Учащиеся должны хорошо понимать, что от перестановки кванторов может меняться смысл утверждения.

Например, Пусть I=(а,b) – некоторый интервал. Тогда «Для всякого хÎI существует такой у, что у = f (х)» (

(x)
(у) (у = f (х))), означает, что функция f(х) всюду определена на I. Напротив, «Существует такое у, что для всякого х у=f (х)» (
(у)
(х)(у=f(х))) означает, что функция f(x) принимает для всех х некоторое фиксированное значение у, т. е. постоянна.

Приведем еще один пример. Корректное определение периодичности всюду определенной функции f(х) выглядит с использованием кванторов так:

(c)
(x) (c¹0 ÙÙf(x+c) = f(x)), между тем если переставить кванторы и сформулировать утверждение «Для каждого х существует такое с, что с¹0 и что f(х + с) =f(x)»:
(c)
(x) (c¹0 Ùf(x+c) = f(x)), то это означает лишь, что функция принимает каждое значение больше чем один раз, т. е. нечто совсем иное.

В математическом анализе часто приходится сталкиваться с кванторами.

Определение предела последовательности из учебника «Алгебра и начала анализа» для 10-11 классов сформулировано так «Число А является пределом последовательности аn, если для любого

>0 существует номер N, такой, что при всех n>N верно неравенство
». В кванторном обозначении это определение записывается так:

(
>0)
(NÎN)
(nÎN)((n>N) Þ

Переставлять кванторы нельзя: именно тот факт, что N под квантором существования

следует за выражением
(
> 0), указывает на зависимость N от выбранного
.

Как выразить утверждение, что последовательность (хn) сходится? Надо указать на то, что предел A существует. С помощью кванторов это утверждение формулируется так:

(A)
(
> 0)
(NÎN)
(nÎN)((n > N) Þ (
)).

Такая запись имеет еще и то преимущество, что она почти автоматически позволяет формулировать отрицание существования предела, означающее свойство расходимости. Для этого достаточно несколько раз применить правило де Моргана для кванторов: (хn) расходится Ûù(

(A)
(
> 0)
(NÎN)
(nÎN)((n > N) Þ (
)) Û
(A)
(
> 0)
(NÎN)
(nÎN)((n > N) Ù
).