A 数学语言、集合与条件控制 · 08

命题、条件与结论

一句话只有能够确定真假,才是命题。遇到“若 $p$,则 $q$”,还要读清从条件 $p$ 出发、推出结论 $q$ 的方向,再判断条件成立时结论是否一定成立。

什么是命题

命题:能够判断真假的陈述

辨认命题,先检查整句话能不能得到确定的“真”或“假”,而不是先看它写了多少数学符号。

一般地,用语言、符号或式子表达的,可以判断真假的陈述句称为命题。判断为真的命题称为真命题,判断为假的命题称为假命题。

“$2$ 是偶数”能够判断为真,“$3<1$”能够判断为假。真假虽然不同,但两句话都能得到确定判断,所以都是命题。

疑问句、祈使句不是在作出可以判断真假的陈述。“$x>1$”虽然含有数学式子,却没有指定 $x$ 的值,也没有对一个明确范围内的对象作出完整判断,因此还不是命题。

只有补全缺少的值或对象范围,使整句话能够确定真假,原来的式子才成为命题。辨认命题的关键始终是“能否确定真假”。

条件与结论

条件与结论:读清“若 $p$,则 $q$”

命题写成标准形式以后,先确认推理从哪里出发,再确认它要得到什么结果。

条件 $p$

表示推理从什么情形出发。

结论 $q$

表示条件成立时应当得到什么结果。

判断条件与结论不能只看一句话的先后位置,而要看推理方向。把命题改写为“若 $p$,则 $q$”后,箭头从 $p$ 指向 $q$:

$$p\Rightarrow q.$$

这个式子读作“由 $p$ 可以推出 $q$”。箭头从条件指向结论,表示只要条件 $p$ 成立,结论 $q$ 就一定成立。

真命题

真命题:条件成立时结论不能失败

要说明一个“若 $p$,则 $q$”是真命题,需要证明任意满足条件 $p$ 的对象都必然满足结论 $q$。

对于任意整数 $n$,考虑命题:“若 $n$ 是 $4$ 的倍数,则 $n$ 是 $2$ 的倍数。”下面从条件出发,说明结论对每一个满足条件的整数都成立。

把原命题的条件和结论分别记作 $p$ 与 $q$:

$$ \begin{aligned} p&:\ n\text{ 是 }4\text{ 的倍数},\\ q&:\ n\text{ 是 }2\text{ 的倍数}. \end{aligned} $$

第一行写出推理的出发条件,第二行写出要得到的结论。接下来只需从 $p$ 出发,说明为什么 $q$ 必然成立。

如果 $p$ 成立,就存在整数 $k$,使 $n=4k$。因为 $4=2\times2$,可以把 $4k$ 改写成含有因数 $2$ 的形式:

$$n=4k=2(2k).$$

式中的 $n=4k$ 把条件写成了代数形式,$4k=2(2k)$ 则把因数 $2$ 明确地提了出来。因为 $2k$ 仍是整数,所以 $n$ 是 $2$ 的倍数,结论 $q$ 必然成立。因此原命题是真命题,可以记作 $p\Rightarrow q$。

逆命题与反例

逆命题:交换条件与结论后重新判断

把原命题 $p\Rightarrow q$ 的条件和结论交换,得到 $q\Rightarrow p$,称为原命题的逆命题。原命题与逆命题是两个命题,真假必须分别判断。

上面的原命题是“若 $n$ 是 $4$ 的倍数,则 $n$ 是 $2$ 的倍数”,它的逆命题是“若 $n$ 是 $2$ 的倍数,则 $n$ 是 $4$ 的倍数”。取 $n=2$,可以得到下面两个判断:

逆命题的条件 “$2$ 是 $2$ 的倍数”成立。 条件为真
逆命题的结论 “$2$ 是 $4$ 的倍数”不成立。 结论为假

因此,$n=2$ 使逆命题的条件成立、结论不成立,是一个有效反例。只要找到这样一个对象,就足以否定这个逆命题。

原命题 $p\Rightarrow q$ 为真,不能推出它的逆命题 $q\Rightarrow p$ 也为真。交换条件与结论后,得到的是另一个命题,必须重新判断真假。

核心结论

核心理解:命题先判真假,推出再看方向

命题首先必须是能够确定真假的陈述。对于“若 $p$,则 $q$”,$p$ 是出发条件,$q$ 是目标结论;只有在 $p$ 成立时 $q$ 必然成立,才能写出 $p\Rightarrow q$。

交换条件和结论得到 $q\Rightarrow p$,称为原命题的逆命题。原命题与逆命题是两个命题,真假必须分别判断;否定一个命题,只需找到一个条件真而结论假的反例。

先确认能够判断真假 → 再辨认条件与结论 → 沿箭头方向证明或寻找反例。