添加链接
link管理
链接快照平台
  • 输入网页链接,自动生成快照
  • 标签化管理网页链接
方格精選

數學和語言(1):公理和定義

更新於 發佈於 閱讀時間約 4 分鐘
raw-image


數學和人類溝通使用的語言十分相似,但卻常受人忽視。因為過度重視考試的解題技巧與速度,人們學了許久數學,不見得都能洞察數學和語文的相似性。但是,本篇文章將介紹讀者,數學可以視為世界上最精準的語言,這篇文章同時分享閱讀數學專業書籍時,如何抱著學習語言的心學習數學。這篇文章以輕鬆的方式讓讀者看見數學的另一面貌。

一、數學中的公理與定義

數學中有許多細分領域,而每一門細分領域的當中,公理和定義均不會提供證明,公理可以看為這門數學領域開始的根本起源,公理在一切定理之前就存在,所以數學家不對公理證明,如歐幾里德在幾何原本中討論定理前,就先寫了許多公理,除了較難理解的第五公理外,歐幾里德提出的公理大多基於現實中的觀察,符合直覺,例如:任意線段可以無限延伸後成為一條直線、所有直角都相等、從一點到另一點可畫一條直線,歐幾里德所假設的公理集合起來,就形成了歐幾里德幾何學。每個數學領域的公理不盡相同,但無論哪個數學領域,數學家都遵守某樣「公理」,需要先假設並承認某些真理(公理),才可以在這些公理的基礎下,進一步對這門數學領域的理論進行研究。

數學中的定義則通常會提出一個具體名詞、符號,並充分說明這個名詞和符號的具體意思。例如線性代數在一開始就先定義什麼是「向量空間」(Vector space),而空間的定義又與「體」(Field)和「集合」(Set)的定義有關。又或者數學家定義對一函數y=f(x)求導函數的過程就稱為「微分」等等。

二、「公理、定義」和語言

數學中的定義和公理可以這樣比喻。公理和定義都是數學家溝通的基礎,如上所述,公理是一門數學領域的起點和根基,公理也會限制之後這門領域所探討的內容,所以黎曼幾何學和歐幾里德幾何學,雖然都是數學中的幾何學,但卻因為一開始提出的公理不同,而形成兩門學問。黎曼幾何學系統適合時空相對論使用,而歐幾里德的幾何學系統,則跟日常所看到的平面幾何形狀之經驗相符。

公理除了可以看成根基或這門領域的地基,有時也向限制住溶液流動的容器,如上段舉例描述,不同的公理集合起來形成的公理系統,會限制在這個系統內所能討論的內容。而容器內所裝的水或溶液,則像是數學家透過基本的定義和公理,來推導的定理或未確定的命題。若以語言來做比擬,就像是一群人溝通時所內心共同擁有的話題或是共識,有共識和相同話題的人,才能談判、溝通,若沒有話題和共識的兩個人,就可能雞同鴨講,各說各話,因為兩人不是在討論同樣的話題,又或者兩人缺乏同樣的共識。

而數學中對詞彙、符號、操作等的詳細定義,像是一本數學家共同承認、使用的字典,同樣的用語言來做比擬,兩人對於詞彙的定義需要相同,才不會誤會彼此。例如:日文和中國地區矩陣中橫排數字為「行」,直排數字為「列」;但台灣地區的中文卻以橫排數字為「列」,直排數字為「行」,雖然寫成漢字都是同樣的字詞:「行」、「列」,可是定義顛倒,兩方就無法溝通,還會互相誤會。

三、小結

總結來說,「公理」像是討論前人們所需具有的共識,沒有共識或互不同意對方對於某些真理前提的假設,兩人就不可能會相談甚歡,最終談話必定破裂;而定義則像是兩人需使用相同的詞彙定義,使用一本標準化的辭典,兩者都是為了消除誤會,並促進討論,這就是數學家重視定義和公理的原因。


留言
avatar-img
留言分享你的想法!
avatar-img
Caspar的沙龍
121 會員
31 內容數
由於學校上課時間有限,老師礙於進度壓力,時常無法慢慢一步步地帶領學生思考和理解數學中的觀念,而是倉促講解完概念後,開始進入計算解題。然而數學不單是計算而已,數學真正的精髓卻是在於背後觀念中,邏輯的推演與歸納。也因此期盼透過本專題的數學科普文,能幫助讀者看見數學的美,並提升讀者的思考、推理邏輯能力。
Caspar的沙龍 的其他內容
2020/01/20
各位「從生活中看數學」讀者好,感謝這一年來大家的支持與閱讀。由於文章撰寫時間耗時較多,長文主要在暑假更新為主,所以未來除了文章撰寫之外,會以影音呈現數學的觀念,每個禮拜會定時更新。 我的Youtube頻道: https://www.youtube.com/channel/UCnJW-b2uW
Thumbnail
2020/01/20
各位「從生活中看數學」讀者好,感謝這一年來大家的支持與閱讀。由於文章撰寫時間耗時較多,長文主要在暑假更新為主,所以未來除了文章撰寫之外,會以影音呈現數學的觀念,每個禮拜會定時更新。 我的Youtube頻道: https://www.youtube.com/channel/UCnJW-b2uW
Thumbnail
2019/08/21
本篇文章從將延續上文脈絡,從上文探討的座標、割線定義,接續探討連續函數的切線,說明割線與切線之間的關係。並銜接之後對微分幾何意義總結所做的文章。 (四)連續函數的切線    有了割線的觀念後,切線的觀念就十分容易理解了。想像函數圖形上有相異兩點(x1, f(x1))和(x2, f(x2)),經由
Thumbnail
2019/08/21
本篇文章從將延續上文脈絡,從上文探討的座標、割線定義,接續探討連續函數的切線,說明割線與切線之間的關係。並銜接之後對微分幾何意義總結所做的文章。 (四)連續函數的切線    有了割線的觀念後,切線的觀念就十分容易理解了。想像函數圖形上有相異兩點(x1, f(x1))和(x2, f(x2)),經由
Thumbnail
2019/08/17
數學是一門嚴謹的語言,數學家們在公理和定義的基礎上,發掘並證明一個又一個的定理;數學證明的過程,好比偵探辦案一樣。偵探要有比常人好的推理能力和語言能力,語言能力須超出常人,才能透過用字遣詞、其他學科的背景知識發覺字裡行間所隱藏的象徵與意義,最後找出真相。本篇文章延續上篇介紹的公理與定義,說明數
Thumbnail
2019/08/17
數學是一門嚴謹的語言,數學家們在公理和定義的基礎上,發掘並證明一個又一個的定理;數學證明的過程,好比偵探辦案一樣。偵探要有比常人好的推理能力和語言能力,語言能力須超出常人,才能透過用字遣詞、其他學科的背景知識發覺字裡行間所隱藏的象徵與意義,最後找出真相。本篇文章延續上篇介紹的公理與定義,說明數
Thumbnail
看更多
你可能也想看
Thumbnail
2025 vocus 推出最受矚目的活動之一——《開箱你的美好生活》,我們跟著創作者一起「開箱」各種故事、景點、餐廳、超值好物⋯⋯甚至那些讓人會心一笑的生活小廢物;這次活動不僅送出了許多獎勵,也反映了「內容有價」——創作不只是分享、紀錄,也能用各種不同形式變現、帶來實際收入。
Thumbnail
2025 vocus 推出最受矚目的活動之一——《開箱你的美好生活》,我們跟著創作者一起「開箱」各種故事、景點、餐廳、超值好物⋯⋯甚至那些讓人會心一笑的生活小廢物;這次活動不僅送出了許多獎勵,也反映了「內容有價」——創作不只是分享、紀錄,也能用各種不同形式變現、帶來實際收入。
Thumbnail
嗨!歡迎來到 vocus vocus 方格子是台灣最大的內容創作與知識變現平台,並且計畫持續拓展東南亞等等國際市場。我們致力於打造讓創作者能夠自由發表、累積影響力並獲得實質收益的創作生態圈!「創作至上」是我們的核心價值,我們致力於透過平台功能與服務,賦予創作者更多的可能。 vocus 平台匯聚了
Thumbnail
嗨!歡迎來到 vocus vocus 方格子是台灣最大的內容創作與知識變現平台,並且計畫持續拓展東南亞等等國際市場。我們致力於打造讓創作者能夠自由發表、累積影響力並獲得實質收益的創作生態圈!「創作至上」是我們的核心價值,我們致力於透過平台功能與服務,賦予創作者更多的可能。 vocus 平台匯聚了
Thumbnail
1.0 從函數到函算語法 1.2 函數概念小史 1.2.1 中譯的來源 1.2.2 一個速度問題 1.2.3 幾何的方法 這一百廿一頁其實只是第一版的一個附錄,名為「幾何學」。除了坐標系統的引進,笛卡兒明顯地結合了幾何和代數的語言。事實上,所謂「解析幾何」就是用代數方法表述被
Thumbnail
上古漢語的邏輯結構 027
1.0 從函數到函算語法 1.2 函數概念小史 1.2.1 中譯的來源 1.2.2 一個速度問題 1.2.3 幾何的方法 這一百廿一頁其實只是第一版的一個附錄,名為「幾何學」。除了坐標系統的引進,笛卡兒明顯地結合了幾何和代數的語言。事實上,所謂「解析幾何」就是用代數方法表述被
Thumbnail
前篇提到,任意向量 V⃗ 可以描述為一組基底向量之組成: V⃗ = V¹ g⃗₁ + V² g⃗₂ 這可以簡寫為: V⃗ = Vᵐ g⃗ₘ
Thumbnail
尋犀記 (10)
前篇提到,任意向量 V⃗ 可以描述為一組基底向量之組成: V⃗ = V¹ g⃗₁ + V² g⃗₂ 這可以簡寫為: V⃗ = Vᵐ g⃗ₘ
Thumbnail
維度是一個在科學、數學、物理學等領域中非常重要的概念,它們是描述空間的方式,並且對於我們對世界的理解提供了深入的了解。在本文中,我們將探討維度的概念,其歷史和影響,以及它們如何影響我們對宇宙的理解。
Thumbnail
維度是一個在科學、數學、物理學等領域中非常重要的概念,它們是描述空間的方式,並且對於我們對世界的理解提供了深入的了解。在本文中,我們將探討維度的概念,其歷史和影響,以及它們如何影響我們對宇宙的理解。
Thumbnail
歐幾里得:幾何公設 從一點向另一點可以引一條直線。 任意線段能無限延伸成一條直線。 給定任意線段,可以以其一個端點作為圓心,該線段作為半徑作一個圓。 所有直角都相等。 若兩條直線都與第三條直線相交,並且在同一邊的內角之和小於雨個直角,則這兩條直線在這一邊必定相交。 古人畫正三角形 古人畫正方形 橢圓
Thumbnail
歐幾里得:幾何公設 從一點向另一點可以引一條直線。 任意線段能無限延伸成一條直線。 給定任意線段,可以以其一個端點作為圓心,該線段作為半徑作一個圓。 所有直角都相等。 若兩條直線都與第三條直線相交,並且在同一邊的內角之和小於雨個直角,則這兩條直線在這一邊必定相交。 古人畫正三角形 古人畫正方形 橢圓
Thumbnail
(Day 24) 2022 06/8 公設1:任意一點到另外任意一點可以畫直線。 公設2:一條有限線段可以繼續延長。 公設3:以任意點為心及任意的距離可以畫圓。 公設4:凡直角都彼此相等。 公設5的敘述相當繁複,後世數學家給出了一個等效的敘述:過直線外的一點,恰有一平行線與之平行。
Thumbnail
(Day 24) 2022 06/8 公設1:任意一點到另外任意一點可以畫直線。 公設2:一條有限線段可以繼續延長。 公設3:以任意點為心及任意的距離可以畫圓。 公設4:凡直角都彼此相等。