为什么原命题与逆否命题等价?

作者: 大小吴

来源: 大小吴的数学课堂

发布日期: 2021-08-01 16:38:09

本文探讨了原命题与逆否命题等价的数学原理,通过分析高考题和使用真值表,解释了这一结论的逻辑基础。

大家在学习中学数学时一定接触过这样一条结论:原命题与逆否命题等价(同真同假)。我们常常可以将原命题转化为其逆否命题来进行分析。以一道高考题为例:“(上海2013理数16)钱大姐常说:“便宜没好货”,她这句话的意思是:“不便宜”是“好货”的()。充分条件。必要条件。充分必要条件。既非充分也非必要条件。分析:通常我们会把命题写成“若则”的形式,以便得到四种命题形式。原命题:若则。逆命题:若则。

否命题:若则(也可记作若则)。逆否命题:若则(也可记作若则)。可以把题目中钱大姐的原话改写成“若则”形式的命题:若东西是便宜的,则它不是好货。其逆否命题为:若东西是好货,则它不便宜。而原命题与逆否命题等价,同真(这道题的隐含条件是默认钱大妈说的话是正确的,即为真命题)。因此,得到好货不便宜也为真。也就是说,好货是不便宜的充分条件,不便宜是好货的必要条件,故选。

在这里,我们很自然地运用了“原命题与逆否命题等价”,但是你有想过这一结论为什么成立吗?今天大小吴将与大家探讨这一问题。我们先来看对这一问题的一种证明方法:已知,求证。证明:(反证法)假设不成立,则,由已知得,矛盾。因此。得证。这个证明看似正确,但实则是存在漏洞的。在数学上使用反证法证明命题,其原理是逻辑学中的“矛盾律”和“排中律”。

具体办法是通过对待求证的命题进行否定,经过推理得出矛盾,从而说明原命题的否定为假,原命题为真。而问题恰恰就出在“不成立,则”这一步上。因为“”的否定并不是“”。为方便起见,我们来举个例子说明“”的否定并不是“”。假设四边形对角线互相平分该四边形为矩形则易知不成立,为假命题。而此时该四边形不是矩形也可得知也不成立,也为假命题。命题与命题的否定必有一真一假,而这里与都为假,可见的否定并不一定是。

那么,什么是的否定呢?在探究这个问题之前,我们先来学习一下数理逻辑的“真值表”。什么是“真值表”呢?我们知道,一个命题要么为真,要么为假,我们通常用“1”表示“真”,“0”表示“假”,那么,命题的真假值就可以在表格中表示出来了。在逻辑学中,有三种基本运算分别是(与)(且)(或)(非)非运算很好理解,对命题的真假值取反即可,与(且)运算只有当真假值同为真时才为真,或运算只有当真假值同为假时才为假。

真值表如下:XYX且YX或Y非X00010111100111011110同样地,我们也可以给出 的真值(“若则”即为,在逻辑学中称为蕴含)。XY若X则Y01011100111通过真值表可以发现,只有当为真,为假时,若则才为假,其他时候都为真,这是为什么呢?我们来举个形象的例子来说明这种规定的合理性:爸爸对小红承诺:如果小红期末考试数学成绩为优(),则他就带小红到黄山去旅游()。

这时会有四种情况发生:①小红成绩得优,爸爸带她去旅游(真真);②小红成绩得优,但是爸爸没有带她去旅游(真假);③小红没有得优,爸爸仍然带她去旅游(假真);④小红没有得优,爸爸没有带小红去旅游(假假)。情况①说明爸爸遵守了承诺,所以“若则”为真;在情况③、④中小红没有得优,所以不管爸爸有没有带小红去旅游,都不能说爸爸违背了诺言,所以“若则”仍然为真;而情况②说明爸爸没有信守诺言,此时“若则”为假。

所以实际上“若则”的真值定义符合我们日常思维的逻辑,只有当“真且假”时,“”才为假。因此,“”的否定应该是“且非”。这个结论同样可以用真值表进行验证。

XY非Y若X则YX且非Y0010101011001110111010再回到之前讨论的命题:若四边形对角线互相平分,则该四边形为矩形它的否定就应该是四边形对角线互相平分,且该四边形不是矩形显然,存在对角线互相平分且不是矩形的四边形:菱形就满足这样的条件。前者与后者的真假值为一假一真。也就是说,在数学上我们要说明一个命题是假命题,要举出至少一个反例。再来回到一开始的问题:原命题与逆否命题为什么等价呢?

学习了真值表,我们便可以解释了。XY非X非Y若X则Y若非Y则非X001101101110110011100111可以看到,的真假值与完全相同,也即逆否命题与原命题等价。来一道题目试试手吧~

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