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等於

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中文名;等於

外文名;equal to

數學上,兩個數學對象是相等的,若他們在各個方面都相同,這就定義了一個二元謂詞等於,寫作"=";x = y 當且僅當x 和y 相等。通常意義上,等於是通過兩個元素間的等價關係來構造的。將兩個表達式用等於符號連起來,就構成了等式。[1]

概述

數學上,兩個數學對象是相等的,若他們在各個方面都相同。這就定義了一個二元謂詞等於,寫作"=";x = y 當且僅當x 和y 相等。通常意義上,等於是通過兩個元素間的等價關係來構造的。將兩個表達式用等於符號連起來,就構成了等式。

注意,有些時候"A = B"並不表示等式。例如,T(n)= O(n)表示在數量級 n上漸進。因為這裡的符號"="不滿足當且僅當的定義,所以它不等於等於符號;實際上,O(n) = T(n)是沒有意義的。請參見大O符號了解這部分內容

集合A 上的等於關係是種二元關係,滿足自反性,對稱性,反對稱性和傳遞性。 去掉對反對稱性的要求,就是等價關係。 相應的,給定集合A上的任意等價關係R,可以構造商集A/R,並且這個等價關係將'下降為'A/R 上的等於。

在任何條件下都成立的等式稱為恆等式,包含未知數的等式稱為方程式。

基本性質

替代性:

對任意量a和b和任意表達式F(x),若a=b,則F(a)=F(b)(設等式兩邊都有意義)。

在一階邏輯中,不能量化像F這樣的表達式(它可能是個函數謂詞)。

一些例子:

對任意實數a,b,c,若a=b,則a+c=b+c(這裡F(x)為x+c); 對任意實數a,b,c,若a=b,則a-c=b-c(這裡F(x)為x-c); 對任意實數a,b,c,若a=b,則a'c=b'c(這裡F(x)為x'c); 對任意實數a,b,c,若a=b且c不為零,則a/c=b/c(這裡F(x)為x/c); 自反性:

對任意量a,a=a。

這個性質通常在數學證明中作為中間步驟。

對稱性:

對任意量a和b,若a=b,則b=a。

傳遞性:

對任意量a,b,c,若a=b且b=c,則a=c。

實數或其他對象上的二元關係"約等於",即使進行精確定義,也不具有傳遞性(即使看上去有,但許多小的差別能夠疊加成非常大的差別)。

儘管對稱性和傳遞性通常看上去是基本性質,但它們能夠通過替代性和自反性證明得到。

邏輯形式

謂詞邏輯含有標準的關於相等的公理,從而形式化萊布尼茨律。萊布尼茨律是由哲學家萊布尼茨在17世紀提出來的。 萊布尼茨的想法是,兩樣物體是同一的,當且僅當它們有完全相同的性質。 形式化這一說法,可以寫成

對任意x 和y,x = y 當且僅當對任意謂詞P,P(x)當且僅當P(y)。 然而,在一階邏輯中,不能對謂詞進行量化。因此,需要使用下述公理:

對任意x 和y,若x 等於y,則P(x)當且僅當P(y)。 這條公理對任意單變量的謂詞P 都有效,但只定義了萊布尼茨律的一個方向:若x 和y 相等,則它們具有相同的性質。 可以通過簡單的假設來定義萊布尼茨律的另一個方向:

對任意x,x 等於x。 則若x 和y 具有相同的性質,則特定的它們關於謂詞P 是相同的。這裡謂詞P 為:P(z)當且僅當x = z。 由於P(x)成立,P(y)必定也成立(相同的性質),所以x = y(P 的變量為y).

符號的歷史

"等於"符號或 "="被用來表示一些算術運算的結果,是由Robert Recorde在1557年發明的。

由於覺得書寫文字過於麻煩,Recorde在他的作品 The Whetstone of Witte 中採用了這一符號。原因是符號中的兩條線一樣長,表明其連接的兩個量也相等。這一發明在威爾士的St Mary教堂有記錄

約等於的符號是≈或≒,不等於的符號是≠。

相關視頻

數學常用字:等於

參考資料

  1. 越野不等於油老虎! , 快資訊 2022-04-21