例析集合思想在简易逻辑中的应用

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  摘 要:集合语言是现代数学的基本语言,集合思想已成为现代数学的理论基础. 学习语言最好的方法是“使用”,在教学中要创设使学生运用集合语言进行表达和交流的情境与机会. 本文通过具体案例谈集合思想在简易逻辑中的应用.
  关键词:集合思想;简易逻辑;应用
  问题提出
  集合论是德国数学家康托在19世纪末创立的,集合是现代数学中的一个重要概念,集合语言是现代数学的基本语言. 集合思想已成为现代数学的理论基础,与高中数学的许多内容有着广泛的联系,中学数学所研究的各种对象都可以看做集合或集合中的元素,使用集合语言可以简洁、准确地表达数学的一些内容或进行数学推理. 高中数学课程将集合作为一种语言来学习,学生将学会用基本的集合语言表示有关的数学对象,发展运用数学语言进行交流的能力. 学习语言最好的方法是“使用”,在教学中要创设使学生运用集合语言进行表达和交流的情境与机会,以便学生在实际使用中逐渐熟悉自然语言、集合语言、图形语言各自的特点,进行相互转换并掌握集合语言.
  “常用逻辑用语”进入高中数学课程以来,特别是在“命题及其关系”、“简单的逻辑联结词”教学过程中,时不时出现一些不同的声音. 如:命题“方程x2=1的根是x=1或x=-1”是复杂命题还是简单命题?“全等三角形一定是相似三角形”的否定是什么?用集合思想解决这些“争议”简洁而准确.
  例析集合思想在简易逻辑中的应用
  (一)集合思想在研究简单命题与复合命题判断中的应用
  对下面两个命题:
  A. 鲁迅的著作不是一天能读完的;
  B. 《祝福》是鲁迅的著作.
  《关于简易逻辑中的两处错误辨析》(中学数学教学参考(上旬),2009,7)一文指出,准确地认识、把握词项,是准确把握传统逻辑的首要前提.判断一个词项是否是集合词项,就是看它是否指称一个集合体,语境不同,词项的指称就有所不同. 笔者完全赞同作者观点,本文就是受此启发. 但该文中“A中的‘鲁迅的著作’是一个集合词项,B中的‘鲁迅的著作’是一个非集合词项”. 笔者认为此观点很牵强,也会带来混乱,不敢苟同. 笔者的疑问是命题C“《复活》是鲁迅的著作”中“鲁迅的著作”又是否为集合词项. 笔者认为B中的“鲁迅的著作”同样是一个集合词项,它是一种自然语言,用集合语言叙述B就是:《祝福》∈{鲁迅的著作}或{《祝福》}?{鲁迅的著作},这样命题C就是:《复活》∈{鲁迅的著作}或{《复活》}?{鲁迅的著作},命题C显然是假命题.
  以上6个命题都是简单命题.
  (二)集合思想在研究命题否定中的应用
  看下面命题:⑦全等三角形一定是相似三角形;⑧全等三角形是相似三角形;⑨相似三角形一定是全等三角形;⑩相似三角形是全等三角形.
  《关于简易逻辑中的两处错误辨析》一文认为命题⑦与⑧的表述显然是不同的. 笔者不同意这种观点,两者形式有差异,但本质相同,用集合语言表示都是{与△L全等的三角形}?{与△L相似的三角形}(两个集合中△L是任意的同一三角形)是真命题,它的否定就是{与△L全等的三角形}?{与△L相似的三角形},自然语言表达就是“对任一△L,存在三角形与△L全等,但与△L不相似”,这是一个是假命题,同样命题⑨和⑩用集合语言表示都是{与△L相似的三角形}?{与△L全等的三角形}.
  (三)解一个常见的小题
  问题:写出命题“若x>y,则x2>y2”的否定形式.
  这是一次单元测试中的一道题,全年级一千多学生,绝大多数人学生的答案是“若x>y,则x2≤y2”,有几个学生的答案是“存在x>y,使得x2≤y2”. 这表明这个看似简单的问题,要让学生真正搞明白,有一定难度.
  若采用集合语言,容易解决此问题.原命题就是{(x,y)
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