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[watermark] 泛指、特指与康托的错误
山东枣庄二中 赵 禄
在至少有两个元素的集合A中出现表示元素的字母x,泛指是说x可以是A中的任何元素,对于a,b∈A,x=a也可以x=b;而特指是说x是A中的某一确定的元素,当x=a时,就不允许x=b,只不过我们不知道是x=a,还是x=b,或者x等于A中的其它什么元素。但x什么时候是特指,什么时候是泛指,只能具体问题具体分析。尤其是有时出现更多不同的字母,如何区分这些字母具有的意义,每个字母有时具有泛指的意义,有时具有特指的意义,作为使用集合A的人,必须要把它们中的哪一个具有泛指的意义,哪一个具有特指的意义,必须区分清楚,不然就会使推理不清晰,多数时候已经犯了逻辑错误都不知道。真正做到这一点往往是很困难的,因为很多时候都包含着较复杂的逻辑关系。事物总是有它的规律的。下面就通过一些具体的实例来找出如何作具体分析的规律。
设A={关于x的代数式},B={2x-1,x^2+2x-2,(x+3)/(2x-1),ax+b},显然有B包含于A。如果用含"|"的描述法表示A,B,则
A={f(x)|f(x)是代数式},
B={f(x)|f(x)=2x-1,x^2+2x-2,(x+3)/(2x-1),ax+b}
在这里x只是一个符号,只是对某个具体的元素(代数式)才有自变量的意义。如f(x)=2x-1,说明B中的元素f(x)是关于x的一次函数,对于这个函数来说,f是实数集R到R双射。而f在这里是泛指,即f(x)可以是A中或B中的任何一个代数式。
{x|x是关于x的代数式}的表示方法是错误的,因为关于x的代数式,是指x是每个代数式里的"变量",是特指,而前面的x表示的是每个代数式的整体,即集合的元素x是代数式,是泛指集合中的任何元素。而A={y|y是关于x的代数式}。
由此可知,特指字母与泛指字母不能相同。特指字母相当于常量,泛指字母相当于变量。
{x|x=f(x),f(x)是关于x的代数式}是集合的正确表示方法,但它已经不是集合A,设其为C,则C表示的是方程x=f(x)的解集,这里x是泛指,即x可代表这个解集中的任意一个解,而f(x)是特指,即f(x)是惟一一个具体的代数式,比如C={x|x=f1(x)}与D={x|x=f2(x)}(f1(x),f2(x)都是代数式),字母D是不能用字母C代替的,即使x=f1(x)与x=f2(x)是同解方程,也是解完方程后,知道C=D,但对于C={x|x=f1(x)}与D={x|x=f2(x)},并不是针对解方程后的情况,因此不能表示为C={x|x=f1(x)}={x|x=f2(x)}。单独的等式{x|x=f1(x)}={x|x=f2(x)}是可以的,但它表示的已经不是集合C了,而表示的是方程x=f1(x)与方程x=f2(x)的公共解,即两个方程组成的方程组的解,即表示的是F={x| x=f1(x)},并且 x=f2(x)}。
{x=f(x)|f(x)是代数式}也是集合的正确表示方法,但这个集合是以方程为元素的集合,并且这个方程都能化为x=f(x)的形式。任何一个方程f(x)=0等价于x=f(x)+x,因为f(x)是代数式,f(x)+x也是代数式,即f(x)+x也在f(x)的指代范围内,也说明在这时f(x)是泛指,x=f(x)也是所规定的方程的泛指。
B也可表示为B={f(x)|f(x)=2x-1或f(x)=x^2+2x-2,或f(x)=(x+3)/(2x-1),或f(x)=ax+b}。A,B最简单的表示方法还是已知所给出的方法。
以上这些看上去好象是常识性的东西,可是在遇到具体问题时,很多人都会出现这方面的错误,并且对类似的错误他们还经常觉察不到,而把本来是错误的表示方法还当作正确的表示方法对待。如果在证明中出现类似的错误,那么证明的结果可信度也就很小了,如果觉察不到证明中出现的类似错误,那么这个证明就是错误的证明。
下面粘贴的插图式的文字叙述是对"Cantor无最大基数定理"的一个证明。
对任意集合A,用|A|表示|A|的基数,P(A)表示A的幂集
对任意集合A,有|A|<|P(A)|(即A的基数小于它的幂集的基数)。这个结论称为Cantor无最大基数定理。
下面是对"Cantor无最大基数定理"的一个证明。
“证 因为|A|≤|P(A)|,所以只需证|A|<|P(A)就行了。以下用反证法证明|A|≠|P(A)|。
假设|A|=|P(A)|,取A到P(A)的双射f,令
B={x|x∈A且x不属于f(x)}
则B∈P(A),再令a=g(B)(g为f的逆映射),则a∈A且f(a)=B。
任给x∈A,由B的定义得
x∈B当且仅当x不属于f(x)
所以对于a∈A就有
a∈B当且仅当a不属于f(a)
即
a∈B当且仅当a不属于B
矛盾。■”
其中B={x|x∈A且x不属于f(x)},前三个x是泛指B中的任意元素,而f(x)中的x是特指,指的是P(A)中的元素f(x)在A中的原象。在同一关系式里特指字母与泛指字母不能相同,因此B应该表示为
B={y|y∈A且y不属于f(x)} (1)
由原证明中集合B表示的应该是A中不属于f(x)的所有元素,而并不是要求B中的元素还要是f(x)的原象x。即使是要求B中的元素同时也必须是f(x)在A中的原象,也应表示为
B={y|y∈A且y不属于f(x)且y=x} (2)
对于A到P(A)的双射f来说,f(x)中的x是泛指A中的任何元素,但对于B来说,f(x)已经不是泛指P(A)中的任意元素了,而是P(A)中的某一固定元素了。因为对于(1)来说,在f是双射的假设下,x1≠x2,则f(x1)≠f(x2),那么也有
{y|y∈A且y不属于f(x1)}≠{y|y∈A且y不属于f(x2)} (3)
若B={y|y∈A且y不属于f(x1)}且B={y|y∈A且y不属于f(x2)},就有
{y|y∈A且y不属于f(x1)}={y|y∈A且y不属于f(x2)},与(3)矛盾。
由(1)知,B≠f(x),再由f(a)=B知,f(a)≠f(x),从而
{y|y∈A且y不属于f(x)}≠{y|y∈A且y不属于f(a)}
即B≠{y|y∈A且y不属于f(a)}
所以对于a∈A
a∈B,当且仅当a不属于f(x),
而不是
a∈B,当且仅当a不属于f(a),
a不属于f(x)仍是a∈B。
因此没有原证明中的
a∈B,当且仅当a不属于B的矛盾。
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