- •Зачем обучать математике (мнение в. Успенского). Демократичность математики.
- •Что такое логика. Примеры ошибок в логических рассуждениях. Формальная логика Аристотеля. Переход от формальной логики к математической. Что такое математическая логика?
- •Существует ли математический мир независимо от нас или создается нами? – два мнения. Математики открывают или изобретают? Сущность математики (точка зрения н. Н. Непейводы).
- •Зачем Вам изучать формальный язык? Значение математической логики для программирования.
- •Парадоксы. Что является источником парадоксов в математике. Парадокс лжеца. Парадокс Сократа и Платона. Парадокс Альберта Саксонского. Значение парадоксов для математики.
- •Парадоксы. Что является источником парадоксов в математике. Парадокс Берри. Парадокс брадобрея. Значение парадоксов для математики.
- •Парадоксы. Что является источником парадоксов в математике. Парадокс о прямом и противоположном утверждение. Парадокс о прямоугольнике с числами. Значение парадоксов для математики.
- •Задача о двух шкатулках. Логика и реальный мир.
- •Что такое высказывание? Атомарные и сложные высказывания. Соглашение об истинностных значениях высказываний. Соглашение об истинностном значении сложного высказывания.
- •Формальный язык. Предметы и универсум. Константы и переменные. Функции. Термы. Отношения и предикаты. Элементарные формулы. Сложные формулы. Интерпретация формул.
- •Примеры нестандартной оценки истинности автореферентных (самоссылочных высказываний). Пример Клини для конъюнкции. Примеры для отрицания.
- •Логические связки: эквиваленция, импликация (обоснование таблицы истинности для импликации). Какие утверждения при переводе на формальный язык используют импликацию и эквиваленцию.
- •Логические связки: квантор общности и квантор существования. Язык первого порядка.
- •Как переводить высказывания на формальный язык.
- •Равенство. Основной закон равенства. Как представить единственность и не единственность на формальном языке.
- •Пропозициональные формулы. Таблицы истинности.
- •Тавтологии, противоречия и выполнимые формулы. Примеры тавтологий.
- •Как доказывать, что данная формула является тавтологией. Два способа.
- •Равносильные формулы. Примеры равносильностей. Способы доказательств равносильностей.
- •Теорема о равносильных преобразованиях (с доказательством).
- •Интуитивная теория множеств. Принцип абстракции и принцип объемности. Как доказывать равенство множеств?
- •Отношение включения. Пустое множество. Множество–степень. Парадокс Бертрана Рассела и его значение.
- •Операции над множествами: объединение, пересечение, относительное дополнение, симметрическая разность, абсолютное дополнение. Значение диаграмм Эйлера.
- •Основные булевы тождества для операций над множествами. Как их доказывать.
- •Упорядоченные пары и n-ки. Прямое произведение множеств. Отношения. Область определения и область значений отношения. Обратное отношение.
- •Композиция отношений. Определения рефлексивности, симметричности, транзитивности и антисимметричности. Примеры отношений.
- •Отношение эквивалентности. Примеры. Классы эквивалентности. Свойства классов эквивалентностей.
- •Разбиения множеств. Связь разбиения множества и отношения эквивалентности. Фактор–множество.
- •Частичный порядок. Линейный порядок. Примеры.
- •Определение функции. N-местные функции. Инъективность, сюръективностьь и биективность. Примеры.
- •Обратное отображение. Теорема о существовании обратного отображения (доказательство). Примеры.
- •Определение формальной теории. Выводимость. Доказуемые формулы.
- •Примеры формальных теорий. Теоремы и метатеоремы.
- •Математическая индукция. Индуктивные определения. Принцип индукции по построению объекта. Пример доказательства с математической индукцией.
- •Неформальное определение доказательства. Использование доказательства в математике. Виды доказательств.
- •Доказательство контрпримером. Доказательство от противного. Пример доказательства.
- •Понятие алгоритма и неформальная вычислимость.
- •Определение частично–рекурсивных функций. Базисные функции.
- •Операции суперпозиции, примитивной рекурсии и минимизации.
- •Примитивно–рекурсивные и частично–рекурсивные функции. Функция Аккермана.
- •Машины Тьюринга.
- •Альтернативные способы формализации понятия алгоритма и вычислимых функций. Основной результат. Тезис Чёрча.
- •Некоторые алгоритмически неразрешимые проблемы.
- •Сравнение скорости роста функций (o – большое). Сводка результатов о сравнении функций.
- •Асимптотическая временная сложность алгоритмов.
- •Что больше влияет на максимальный размер задачи, которую мы можем решить: скорость вычисления или сложность алгоритма?
- •Сложность задач.
- •Классификация задач по их сложности. Задачи полиномиальной сложности и задачи экспоненциальной сложности.
- •Задачи, не попадающие ни в класс e, ни в класс p.
-
Зачем Вам изучать формальный язык? Значение математической логики для программирования.
• Незнание мощных и простых методов преобразования математических предложений, предоставляемых языком математической логики, все равно, что незнание основ алгебры. Не надо изобретать велосипед.
• Математическая логика, возникшая почти 100 лет назад в связи с внутренними потребностями математики, нашла применение в
теоретическом и практическом программировании.
• При решении прикладных задач исследователь должен все время заниматься переводами с содержательного языка на математический, с математического языка на язык численных методов и алгоритмов, с языка алгоритмов на конкретный язык программирования и обратно. Язык математической логики предоставляет великолепный случай потренироваться в таких переводах, а сам используется как мощное и формальное средство для перевода между далеко отстоящими друг от друга языками.
• Почему программисты обратились к математической логике, а логики заинтересовались программированием? В недрах математической логики были найдены математически точные понятия алгоритма и вычислимой функции, развита семантика формальных языков и теорий, построены системы логического вывода.
• Программирование также имеет дело с формальными языками – языками программирования. Чтобы сделать эти языки удобными и естественными для человека полезно воспользоваться опытом математической логики. В результате появились принципиально новые языки функционального (Лисп, Haskell) и логического (Пролог) программирования.
-
Парадоксы. Что является источником парадоксов в математике. Парадокс лжеца. Парадокс Сократа и Платона. Парадокс Альберта Саксонского. Значение парадоксов для математики.
Парадоксом называется утверждение, из истинности которого следует его ложность, а из ложности – истинность.
• Неограниченное использование естественного языка в математике приводит к парадоксам.
Парадокс лжеца (Евбулид, 4 век до н.э.): «Я лгу». Появление этого парадокса произвело громадное впечатление на античных философов и мудрецов. Стоик Хрисипп посвятил ему три книги. Филет Косский, отчаявшись разрешить парадокс, покончил с собой.
Предание говорит, что известный греческий логик Диодор Кронос (? – около 370 до н.э.) уже на склоне лет дал обет не принимать
пищу до тех пор, пока не найдет решение парадокса лжеца, и вскоре умер, так ничего и не добившись.
• Другая форма парадокса лжеца (Иоанн Буридан, 13 век, французский логик): обозначим через P высказывание: P ложно
• Парадокс о Сократе и Платоне: Сократ: «То, что сказал Платон, есть ложь». Платон: «Сократ говорит только правду».
• Немецкий логик 14 в. Альберт Саксонский предложил следующий парадокс. Имеются три высказывания: Q1: «Q2 ложно»;
Q2: «Q3 ложно»; Q3: «Q1 ложно». Какие у них значения истинности?
Мы можем очевидным образом увеличить количество самоссылаюшихся косвенно друг на друга высказываний до любого числа (как?) – снова получаем парадоксы.
Появление первых парадоксов ошеломило математический мир и послужило поводом, чтобы предпринять систематическое построение математической логики.