2022年数学方法与精神复习题.docx
《2022年数学方法与精神复习题.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2022年数学方法与精神复习题.docx(14页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、精选学习资料 - - - - - - - - - 数学方法与精神复习题1. 表达皮亚诺的自然数公理系统;皮亚诺公理, 是数学家皮亚诺提出的关于自然数的五条公理系统;起一阶算术系统,也称皮亚诺算术系统;皮亚诺的这五条公理用非形式化的方法表达如下:三个基本概念:0,数,后继五条公理:1. 0 是一个数;2. 任何数的后继是一个数;3. 如两个数不同,就它们的后继也不同;4. 0 不是任何数的后继;5. 数学归纳法原理;依据这五条公理可以建立皮亚诺所谓的“ 数”是指全部自然数所构成的类,即指包括 0 在内的自然数全体;他没有假定我们知道这类中的全部分子,仅假定当我们说这个或那个是一个数时,我们知道我
2、们所指的是什么;皮亚诺以“ 后继” 来代表从数到数的一种对应,这种对应是一对一的,是一部以数造数的机器给一个合适的起始数,潜在地,就足以造出数的全体;这个合适的起始数只有一个,那就是“0” ;“ 0”、“ 数”、“ 后继” 是不加以定义的原始概念,它们的性质全由皮亚诺的五条公理所界定和描述;从皮亚诺的公理系统动身,可以建立起完整的算术理论可以定义数的加法、乘法和大小关系,可以证明已有的全部算术结果;2. 你认为数学可以完全规约为规律吗?论述你的观点;我认为数学并不能完全规约为规律;规律主义学派认为,数学可以完全由规律得到;罗素和怀特相当胜利的把古典数学纳入了一个统一的公理系统,使之能从几个规律
3、概念和公理动身, 再加上集合论的无穷公理就能推出康托集合论、一般算术和大部分数学来;这把规律推理进展到前所未有的高度,使人们看到, 在数理规律演算的基础上能够推演出很多数学内容来,形成了集合论公理系统的规律体系;但后来数理规律中的一些深刻结果(如 Godel不完备性定理)就否定了这种观点;事实上,数学不能完全由规律得到,即,假如要求数学是无冲突的,那么,它就不行能是完备的;数学的确有规律以外的题材,那就是表达式,而且她的最重要的简洁真理是直观的而非规律的 产物;ZFC 系统中存在的非规律公理即能说明这一点;名师归纳总结 3.试述 ZF系统的 MP 规章和 GEN规章;第 1 页,共 9 页-
4、- - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - ZF 的规律演绎规章有两条;这些规章使我们可以把一个公式A 作为某有限个公式A 1,A 2,A m 的直接后承而演绎出来;这两条规章是: 1 分别规章(MP 规章):从 A 和 A B 可推演出 B,其中A 和 B 是任意两个公式 . modus ponens 2 概括规章(GEN 规章):从 A 可以推演出 x A,其中A 是任一公式,而 x 是任一变元 . generalisa tion注释 :1 分别规章对应于日常语 言中进行论证的标准方 式之一:从命题“ 甲包蕴乙” 和“ 甲”分别(即推演)出命题“ 乙” ;通常称
5、“ 甲包蕴乙” 为大前提,“ 甲” 为小前提,而“ 乙” 为结论;因此,分别规章反映的 正是三段论式推理的形 式;2 概括规章对于涉及量词 性质的推理是必要的;一个公式 A 总是或者含有自由变元,或者不含自由变元;前种情形显现时,称 A 是开命题,而后种情形 显现时,称 A 是一个闭命题;对一个开命题 A,记作 A x , y , , z,其中 x , y , , z 表示 A 的全部自由变元,那么z y x A x , y , , z变成了一个闭命题;我 们看到,量词的作用是 对变元加以约束和限制,受到量化的变元就失去 了变元的作用;对于谓词公式,当它是 闭命题时,在论域确定 的情形下,该命
6、题的真假值依靠于谓词的 含义而定;当它是开命 题时,它的真假值一般说来不能谈论,由于它 含有的自由变元没有确 定赋值它不能构成可以判定真假的陈述;4. ZFC 系统的非规律公理有哪些条款?其中哪几条最能表达数学价值而又不能归约为规律?(ZF1)两个集合相等,当且仅当它们有相同的元素;(外延公理)(ZF2)没有元素的集合存在; (空集公理)(ZF3)给出任何集合x 和 y,总存在着集合z,它的元素是x 和 y;(配对公理)z,(ZF4)给出任何集合x,总存在着集合y,它以 x 的元素的元素为元素; (并集公理)(ZF5)给出任何集合x,总存在着集合y,它以 x 的一切子集为元素; (幂集公理)(
7、ZF6)如对于任意的x,恰好存在唯独的y,使得公式Ax,y成立,那么对于任意的集合存在集合 u,使得u = v | 存在 wz ,使得 Aw,v成立 ;(替换公理模式)名师归纳总结 (ZF7)存在一个集合x,它含有无穷多个元素;(无穷公理)(基础公理)第 2 页,共 9 页(ZF8)每个非空集合x 含有一个元素y,y 作为集合与x 无公共元素;(AC) 对任何由两两不交的非空集合组成的集合x,总存在一个集合y,它与 x 的每个成员恰有一个公共元素;(挑选公理)- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - (ZF2)空集公理和(ZF7)无穷公理( AC)挑选公理(Z
8、F2)和( ZF7)是分别断言集合存在和无限集合存在的公理;实质上,它们断言的正是空集 . 和自然数集N 存在 ;这两条公理实难作为规律公理看待,它们是干脆的数学公理;因此,将集合论完全划归规律范畴不行能得到数学界的认可;一般认为: 规律主义自定的目标数学化为规律,成为规律的一部分不行能实现;除此之外,挑选公理也被证明是一条数学原理,不能归约为规律;5.自然数系有哪些基本原理?具体表达之;.定 理 2( 递 归 原 理 )设S 是 一 个 集 合 ,:SS 为一 个 映 射 ,a是S的 任 一 个 事 先 给 定 的 元 素 ; 那 么 ,存 在 到S的 唯 一 的 映 射 f:S, 满 足f
9、0a,且fnfnn上述定理是我们可以做出递归定义的理论依据;例如,自然数系中的加法和乘法两种运算,都是用递归方式定义的;这两种运算的定义的合理性在本质上基于上面的递归定理;这点我们将在下一讲中看清;定 理 3( 数 学 归 纳 原 理设Px是一个含有自由变元x的谓词公式,那么名师归纳总结 P0nPnPnnPn.第 3 页,共 9 页注:在使用数学归纳原理去证明数学命题时,必需注意有两个步骤缺一不行:1证明:命题P0真;2证明:命题“ 如Pn真,就Pn真;” 也真;数学归纳原理是最重要而基本的数学原理;它的理论意义在于帮我们超越了有限,达到了无限;而在方法上,它教会我们把问题“ 退” 到最简洁易
10、解的情形,然后再用归纳法飞跃地“ 进” ;- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 定 理 4(与的 统 一 性)对 于 N 与,存 在 唯 一 的 双 射 h:,适 合h 0,且 h n h n .基于上述定理,数学上 与 常不予区分;敬重数学 家们的习惯,我们就将定义 3 作为自然数系的标准定 义;在此我们强调一点:自然数系是存在的集合,无限 公理的引入无非就是为 了确定它在集宇宙中的 合法存在性;既然自然数系具有上述 的统一性,那么对于自 然数系 N,引入其元素的抽象记号就是自然 的;自然数最常用的抽 象记号系统就是它们的 阿拉伯数字表示系统:10,21
11、,32,98,109,这一表示法的合理性由递归原理所保证;6.什么是有限集、无限集和可数集?设 S 是一个集合,我们规定(1)假如存在nN使得 S 与 0,1, , n相像,或S 与 . 相像,就称S 是有限集;否就,称 S 是无限集;(2)假如 S 与 N相像,就称它是可列集;(3)假如 S 是有限集或可列集,就称7. 谈谈你对零的看法;S 是可数集或至多可列集;数学表述着事物复杂的本质,而把巨大的数学体系连成了一个整体的是零;从简洁的计数到复杂的运算, 从估量事物发生的几率到精确知道与我们相关的大事何时达到最大值,这些有力的数学工具都让我们使用这样的摸索方法:一个大事的发生与其他的大事相关
12、,并且全部这些都离不开零这个中心;如:ei +1=0(数学中最重要的常数都集中于此)8. 谈谈你对无限的看法;?无限即无穷, 在数学上, 从哲学上讲 , 从公元前 400 多年前开头对无穷的观念就产生了分歧 ,潜无穷与实无穷的无穷观始终争辩至今 . 潜无穷的无穷观认为无穷是一个永无终止的过程 ;实无穷的无穷观认为无穷是实际存在的 , 无穷是一个可以完成的过程或一个已经生成的对象 .现代数学的主流是以经典数学为基础的,经典数学以 ZFC公理集合论系统为基础,承认无穷集合的存在, 故经典数学接受实无穷观,同时也不排斥无穷作为一个过程存在,可以认为经典数学中的无穷观是潜无穷与实无穷辩证统一的无穷观;
13、高校数学学习的是经典数学,故而高校数学中的无穷观应是潜无穷与实无穷辩证统一的无穷观;9.谈谈你对算术运算的看法(将同一运算在不同数系中的功能作一比较);你觉得算术运算的威力表现在哪里?算术运算就是数的加、减、乘、除以及乘方开方等数学运算,区分于几何运算;对于算术来说,它是数学中最古老, 最基础和最初等的部分. 它讨论数的性质及其运算. 把数和数的性质,数和数之间的四就运算在应用过程中的体会积存起来, 并加以整理 , 就形成了最古老的一门数学算术;其威力表现在无穷、规律、结构、迭代和心灵信条;通过算术运算,数系从自名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 9 页精选学习资料 - -
14、 - - - - - - - 然数系逐步拓展到实数系,而这整个过程的推导是内在统一的,算术运算的威力就表达在这个地方;10. 从自然数到整数,再到有理数,这样,数系被扩充得与直线几近一样;这在毕达哥 拉斯看来,数与形达成了统一;你认为有理数系与直线达成统一了吗?为什么?并未完全统一; 通过引入无理数系,与有理数系共同构成的完备有序数系实数系,才真正与直线达成统一;由于:毕达哥拉斯学派后来发觉,并不是任意两条线段都是可共度的;例如,正方形的对角线与其一边就构成了不行公度的一对线段,数学危机;11. 谈谈你对实数的熟悉?从而引发了数学史上第一次实数是数学中最基本的概念之一;实数与数轴上的点可以一一
15、对应;实数包括有理数与无理数,而从欧几里得以来,人们都把它们懂得为单位长线段可公度与不行公度的线段的长度;从实数进展得历史来看,虽然从毕达哥拉斯学派那时起就有人意识到了无理数得存在,到17 世纪,人们对实数的使用已经习以为常,并开头脱离其几何原型抽象地熟悉实数;但到19 世纪中叶,在分析严格化的进程中,由于一些事实无法证明(例如,柯西无法证明自己提出的收敛准就的充分性),一些证明出了错 (如波尔查诺对连续函数介值性的证明),人们才发觉对实数特殊是无理数的熟悉任然模糊不清,这才促使一批数学家关注于处理无理数的问题; 通过他们的努力,最终在将近半个世纪的时间里,建立了多种形式上不同,而实质上等价的
16、严格的实数理论;各种形式的构造性实数理论,都是第一从有理数动身去定义无理数,也就是说,数轴上有理点之间的全部间隙(无理点),都可以由有理数经过肯定的方式来确定;然后证明这样定义的实数(原有的有理数和新定义的无理数)具有人们原先熟知的实数所应有的一切性质,特殊是连续性; 这些形式上不同的实数理论也就因确定间隙的方法不同而相互区分, 它们主要有: 戴德金用有理数的分割的方法,康托尔用有理数的基本列的方法,魏尔斯特拉斯用无穷(非循环) 十进小数的方法, 以及用端点为有理点的闭区间套和有界单调有理数列的方法;站在现代数学的立场来看,上述各种方法都是从假定实数具有某种特性动身的 (如戴德金的方法假定了实
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2022 数学 方法 精神 复习题
限制150内