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离散与逻辑conceptfoundations

命题:真还是假

一个命题和它的逆否命题共进退——逆命题不是。

公式

(p → q) ≡ (~q → ~p)

怎么读: '若 p 则 q'和它的逆否命题'若非 q 则非 p',真假值永远一致

p → q
'若 p 则 q'——一个条件命题(原命题)
~p
p 的否定——'非 p'
这两个命题的真假值永远相同

引子

在数学中,'命题'不是一种感觉或意见——只有能明确判断真或假的句子才算数。

通俗地说

命题是一句可以清楚判断真假的话。像'若 p 则 q'这样的条件命题,永远和它的逆否命题共享同一个真假值。

直觉

如果'下雨则地面湿'为真,那么反过来说的'地面不湿则没下雨'也一定为真。这是同一个事实从另一个角度说出来,所以它们的真假值是绑在一起的。

如何构建

命题只取真或假两个值中的一个。否定(~)把这个值反转。在条件命题'p→q'中,把 p 和 q 都否定并交换方向,就得到逆否命题'~q→~p',原命题和它的逆否命题永远真假一致。

示例

'若 x=2 则 x²=4'为真。它的逆否命题'若 x²≠4 则 x≠2'也为真。但逆命题'若 x²=4 则 x=2'为假,因为 x=−2 是一个反例。

常见误区

一个命题为真,并不代表它的逆命题也为真。'x=2 → x²=4'为真,但逆命题'x²=4 → x=2'为假(x=−2)。与原命题共享真假的是逆否命题,而不是逆命题。

用在哪里

数学中的每一个证明和逻辑论证、程序里的条件语句(if)、法律与合同条款的解读——任何需要权衡'真还是假'的场合都用得到。

从何而来

把命题严格当作真或假来处理的逻辑学,可追溯到亚里士多德,19 世纪布尔又把它改写成一种像代数一样可以计算的形式。

前置概念

小测验

下列哪一项是'命题'?

  • 3 是偶数
  • 这幅画很美
  • 把窗户关上
  • x+1

练习

下列哪一项是'命题'——可以判断真假的句子?

答案: 0

解答:
  1. 命题 = 有明确真假值的句子
  2. '7 是质数'是一个真命题
  3. 意见、疑问句和单个词无法判断真假,所以都不是命题

要点: 命题必须能判断真/假——意见、命令句和疑问句都不算。

命题'5 大于 3'是真是假?再在草稿纸上写出它的否定。

答案: undefined

解答:
  1. '5 大于 3'为真
  2. 否定:'5 不大于 3' → 即'5 ≤ 3',为假
  3. 否定把原命题的真假值反转

要点: 否定把真变假、把假变真。

命题'若是等边三角形,则是等腰三角形'为真。下列哪一项也一定为真?

答案: 1

解答:
  1. 如果原命题为真,它的逆否命题也一定为真
  2. 逆否命题:'若不是等腰三角形,则不是等边三角形' → 为真
  3. 逆命题'若是等腰则是等边'可能为假

要点: 只有逆否命题保证共享真假——逆命题必须单独检验。

'若 x²=9 则 x=3'为真吗?如果不是,请在草稿纸上写出一个反例。

答案: undefined

解答:
  1. 若 x²=9,则 x=3 或 x=−3
  2. x=−3 满足 x²=9 但 x≠3 → 存在反例
  3. 所以这个命题为假

要点: 一个反例就足以推翻一个命题。

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