证明:
1+1=2
数学科洪士薰老师
1.
先了解peano
公设:所谓自然数,就是满足下列条件,
1.一集合N
中,有元素n,及后续元素n+,n+与n
对应.
2.元素e
必定属于N
中.
3.元素e
在N
中不为任一元素的后续元素.
4.N
中的元素,a+=b+则a=b.(元素唯一)
5.(归纳公设)S
为N
的子集,e
属于S,n
属于S,n+也属于S.那么S=N.
N
就是我们说的自然数集合.
其中我们规定e:=1,
e+:=2,
(e+)+:=3,.....以此类推.
2.
再来定义加法,
加法(+)为一函数,这函数满足两个条件
1.(+)(n,e)=n+
写成大家熟悉的式子1.n(+)e=n+
2.(+)(n,m+)=((+)(n,m))+
2.n(+)m+=(n(+)m)+
满足上面条件的函数(+),我们称为加法+.(+):=+
满足这两条件的函数是可以证明存在且唯一:证明如下
因为(+)(e,e)=e+
e(+)e=e+
所以1+1=2
得证.
存在:
e,
e+
,(e+)+,……
即所有自然数
唯一:
n
N
"
Î
,
+(n,e)=n+
+(n,e+)=(+(n,e))+
+(n,e+)+)=………
故(+)存在且唯一
上述证明翻成白话文如下:
自然数系依加法运算分别是:1,1+,(1+)+,……。而这些1+,(1+)+,…就用符号2,3,…
表示,所以1
+
1指的是1後面那一个数字,也就是1+,自然就是2。
为什麼会有Peano
公设,及定义加法,这起源於十九世纪末,二十世纪初,Hibert,Brouwer,
因物理上狭义相对论,及量子论推翻了物理旧基础,而数学家们因此想证明,数学是有坚固基础,
是不变的真理。所以希望能从逻辑上建立一个完整、严密的基础,於是第一个当然针对自然数系开
始,希望能像欧氏几何一样,从基本公设,经由逻辑就可以得到完整的自然数系性质,所以归结出
Peano
五个公设(其实後人把它进一步归结成三个),而罗素与他的老师怀海德合写<<数学原理>>
三大卷,就是做了一部份工作。Hilbert
拟了一连串计画要把数学的基础转化成逻辑,这样一来,
数学家就可以宣称「数学是真理」。不幸的是,1929年Godel
23岁时证明了一个定理:
不完全性定理:
如果有一个系统包含算术,而且这一系统的基本假设并不会互相矛盾,那麼这个系统中
一定存在一个命题,这一个命题的肯定或否定都无法证明。
所以数学并不只是逻辑。当然「1
+
1
=
2」的证明是否很有意义,可以从Godel的定理来看看。
不管如何,亚里斯多德说:「知识始於惊奇」,
1+1=2,从纯粹不附加任何条件来看的..要说为什么..
首先,这两个1是不一样的..
第一,第一个1是单位元..(抽象点说,对于运算+和*来说,0和1分别是它们的单位元,因为加0和乘1是不改变数的..更加抽象地说,“+”和“*”都可以看成某一种运算,不针对1+1=2和1*2=2这里的意义..)
第二,整数关于+和*构成一个环,就是说,除了除法(乘法的逆运算)不考虑外,整数加,减,乘还是整数..
第三,1不是+的单位元,考虑+1这个东西..(上面都是为了说明0,1的地位,但是0,1都只是符号,你硬要说我用随便一个符号代替0,1都可以..)
然后,根据peano公理,我们这么定义自然数集合n(不考虑0):
1)1∈n
2)对任意a∈n,定义一个后继函数φ(n)=n+1,有φ(n)∈n;
然后递推出自然数..至于为什么是2,因为我喜欢这个符号..1,2,3,4,5,6,7,8,9,0都是符号..
这个定义在我们所考虑的数的体系里是相容的,所以无法推翻它..也无法证明..
如果你看了数学史,你就知道公理什么的地位了..
1+1等于几?所有人都会脱口而出说是2;但是在科学的世界里,还真的存在1+1小于2的情况呢;今天爆爆就用一个科学实验,教你证明1+1不等于2。