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  • ∀x(P(x) ↔ Q(x)) 和 ∀x P(x) ↔ ∀xQ(x)證明是否邏輯等價(jià)

    ∀x(P(x) ↔ Q(x)) 和 ∀x P(x) ↔ ∀xQ(x)證明是否邏輯等價(jià)
    數(shù)學(xué)人氣:440 ℃時(shí)間:2020-02-04 08:36:37
    優(yōu)質(zhì)解答
    不等價(jià).
      從字面上來理
    (1)前者表示:對(duì)任意一個(gè)x,P和Q等價(jià);即:P和Q要么同為真,要么同為假.
    (2)后者表示:“P對(duì)任意x都成立”,和“Q對(duì)任意x都成立”等價(jià).即:當(dāng)P和Q之中,有一個(gè)對(duì)所有x都成立時(shí),另一個(gè)也對(duì)所有x都成立;換言之,當(dāng)其中一個(gè)不能保證對(duì)所有x都成立時(shí),另一個(gè)也將不能保證對(duì)所有x都成立.
      由此可見,命題(1)對(duì)x的每一個(gè)實(shí)例,都要求P和Q等價(jià);而命題(2)只是對(duì)P和Q的整體——即當(dāng)它們對(duì)所有x“都”成立時(shí)——進(jìn)行討論,只要求整體等價(jià):其中一個(gè)“都成立”時(shí),則另一個(gè)“也都成立”;而其中一個(gè)“整體不都成立”時(shí),則另一個(gè)“只需要整體不都成立即可”,并不要求對(duì)x的每個(gè)實(shí)例都對(duì)應(yīng)成立或不成立.
      舉個(gè)例子:一臺(tái)復(fù)雜的機(jī)器,由許多零部件組成,我們用x代表每一個(gè)零部件.設(shè)謂詞:
    P(x):部件x是合格品,即該部件本身是沒有問題的;
    Q(x):部件x裝入機(jī)器后,x可以正常運(yùn)行;
      相信你也知道,一臺(tái)機(jī)器,部分模塊可以正常運(yùn)行,不代表它整體可以正常運(yùn)行.同樣,一個(gè)部件本身沒問題,也不代表它可以在機(jī)器上正常運(yùn)行——它還受其他部件的影響.所以,對(duì)于本例,命題(1)是假命題.
      但我們也應(yīng)該相信:當(dāng)所有部件都是合格品時(shí),將它們(正確)組裝后,它們也一定都可以正常運(yùn)行,即整部機(jī)器可以正常工作;反之,當(dāng)組裝后的各個(gè)部件都可以正常運(yùn)行,也足以說明每個(gè)部件都是合格品.所以,對(duì)于本例,命題(2)是真命題.
      雖然這個(gè)例子還不夠一般化,但足以說明這兩個(gè)命題是不等價(jià)的.其實(shí),命題(1)是命題(2)的充分不必要條件;即:(1)可以推出(2),但(2)不能推出(1).
      要說嚴(yán)格的證明方法,因?yàn)榱吭~的關(guān)系,用公式很難直接推出最終結(jié)果.不過它可以起輔助作用,利用公式轉(zhuǎn)換出的某種形式,可以幫助我們理解這兩個(gè)命題.但用反例法就很簡(jiǎn)單了:
      設(shè)x∈{1,2},那么:
    當(dāng)P(1)=0、P(2)=1、Q(1)=1、Q(2)=0時(shí):
      命題(1)為假,而命題(2)為真.
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