В логике и математике, противопоставление относится к вывод перехода от условного утверждения к его логически эквивалентному контрапозитивному и связанному с ним методу доказательства, известному как доказательство противопоставлением. У контрапозитива утверждения антецедент и консеквент перевернут и перевернут. Например, противоположностью условного утверждения «Если идет дождь, я ношу пальто», является утверждение «Если я не ношу пальто, значит, дождя не будет». В формулах : противоположность равно . Закон противопоставления гласит, что условное утверждение истинно тогда и только тогда, когда его контрпозитив истинен.
Контрапозитив можно сравнить с тремя другими условными утверждениями, связанными с :
Обратите внимание, что если истинно, и каждому дается, что ложно (т. Е. ), то можно логически заключить, что также должно быть ложным (т. е. ). Это часто называют законом контрапозитива или modus tollens правилом вывода.
В диаграмме Эйлера показано, что если что-то находится в A, это также должно быть в B. Таким образом, мы можем интерпретировать «весь A находится в B» как:
Также ясно, что все, что находится вне B (синяя область), не может быть внутри Либо. Это утверждение, которое может быть выражено как:
, является противоположностью вышеприведенного утверждения. Следовательно, можно сказать, что
На практике эту эквивалентность можно использовать, чтобы упростить доказательство утверждения. Например, если кто-то хочет доказать, что у каждой девушки в Соединенных Штатах (A) каштановые волосы (B), можно попытаться напрямую доказать , проверив, что у всех девушек в США действительно каштановые волосы, или попытайтесь доказать , проверив, что все девушки без каштановых волос действительно все за пределами США. В частности, если бы можно было найти хотя бы одну девушку без каштановых волос в США, то можно было бы опровергнуть , и эквивалентно .
В общем, для любого утверждения, где A подразумевает B, not B всегда подразумевает не A. В результате, доказательство или опровержение любого из этих утверждений автоматически доказывает или опровергает друг друга, поскольку они логически эквивалентны друг другу.
Предложение Q подразумевается предложением P, когда выполняется следующее соотношение:
Здесь говорится, что «если Р, то Q» или «если Сократ - человек, то Сократ - человек». В таком условном выражении P - это антецедент, а Q - это консеквент. Одно утверждение является противоположным другому только тогда, когда его антецедент является отрицаемым следствием другого, и наоборот. Таким образом, контрапозитив обычно принимает форму:
То есть «Если не-Q, то не-P», или, более ясно, «Если Q не так, то P не так». В нашем примере это передается как «Если Сократ не человек, то Сократ не человек». Говорят, что это утверждение противоречит оригиналу и логически эквивалентно ему. Из-за их логической эквивалентности, утверждение одного эффективно утверждает другое; когда одно значение истина, другое также истинно, а когда одно ложно, другое также ложно.
Строго говоря, противопоставление может существовать только в двух простых условных выражениях. Однако противопоставление может существовать и в двух сложных универсальных условных выражениях, если они похожи. Таким образом, , или «Все P являются Q», противоположно , или «Все не-Q не-Ps.»
В логике первого порядка условное обозначение определяется как:
, который может быть эквивалентен его контрпозитиву, следующим образом:
Пусть:
Принято, что если A истинно, то B истинно, и также дано, что B не истинно. Затем мы можем показать, что A не может быть истинным от противного. Ибо, если бы A было истинным, то B также должно было бы быть истинным (по Modus Ponens ). Однако указано, что B неверно, поэтому мы получаем противоречие. Следовательно, A неверно (при условии, что мы имеем дело с двухвалентными утверждениями, которые либо истинны, либо ложны):
Мы можем применить тот же процесс в обратном порядке, начиная с предположений, что:
Здесь мы также знаем, что B либо истинно, либо нет. Если B неверно, то A также неверно. Однако предполагается, что A истинно, поэтому предположение, что B не истинно, приводит к противоречию, что означает, что это не тот случай, когда B неверно. Следовательно, B должно быть истинным:
Объединение два доказанных утверждения вместе, мы получаем искомую логическую эквивалентность между условным условием и его контрпозитивом:
Логическая эквивалентность двух утверждений означает, что они истинны вместе или ложны вместе. Чтобы доказать, что контрапозитивы логически эквивалентны, нам нужно понимать, когда материальный подтекст является истинным или ложным.
Это ложь, только если P истинно, а Q ложно. Следовательно, мы можем свести это предложение к утверждению «Ложно, когда P, а не-Q» (т.е. «Верно, когда не тот случай, когда P, а не-Q»):
Элементы конъюнкции можно поменять местами без эффекта (по коммутативности ):
Мы определяем как равное «", а как равное (из это, равно , что равно просто ):
Это гласит: «Это не случай, когда (R истинно, а S ложно) ", что является определением материального условного условия. Затем мы можем сделать эту замену:
Возвращая R и S обратно в P и Q, мы получаем желаемый контрапозитив:
name | form | description |
---|---|---|
implication | if P, then Q | первое утверждение подразумевает истинность второго |
обратного | если не P, то не Q | отрицание обоих утверждений |
converse | если Q, то P | сторнирование обоих операторов |
противоположное | если не Q, то не P | сторнирование и отрицание обоих операторов |
отрицание | P и not Q | противоречит импликации |
Возьмите утверждение «Все красные объекты имеют цвет». Это можно эквивалентно выразить как «Если объект красный, значит, он имеет цвет».
Другими словами, контрапозитив логически эквивалентен заданному условному выражению , но его недостаточно для двусмысленного.
Точно так же возьмем утверждение «Все четырехугольники имеют четыре стороны» или эквивалентное выражение «Если многоугольник является четырехугольником, то у него четыре стороны».
Поскольку утверждение и обратное верны, оно называется двусмысленным и может быть выражено как «Многоугольник является четырехугольником тогда и только тогда, когда, у него четыре стороны. "(фраза, если и только если, иногда сокращается как iff.) То есть наличие четырех сторон необходимо для того, чтобы быть четырехугольником, и одного достаточно, чтобы считать его четырехугольником.
Поскольку контрапозитив утверждения всегда имеет то же значение истинности (истинность или ложность), что и само утверждение, он может быть мощным инструментом для доказательства математических теорем (особенно если истинность контрапозитива установить легче, чем истинность самого утверждения). доказательство противопоставлением (контрапозитив) - это прямое доказательство контрапозитива утверждения. Однако косвенные методы, такие как доказательство противоречия, также могут использоваться с противопоставлением, как, например, в доказательстве иррациональности квадратного корня из 2. По определению рационального числа можно сделать следующее утверждение: «Если рационально, то оно может быть выражается в виде несократимой дроби ". Это утверждение истина, потому что это повторение определения. Противоположным этому утверждению является «Если не может быть выражено как несократимая дробь, то это нерационально». Этот контрапозитив, как и исходное утверждение, тоже верен. Следовательно, если можно доказать, что не может быть выражено в виде несократимой дроби, тогда должно быть так, что не является рациональным числом. Последнее можно доказать от противного.
В предыдущем примере для доказательства теоремы использовалось противоположное определение. Можно также доказать теорему, доказав противоположность утверждения теоремы. Чтобы доказать, что если натуральное число N является неквадратным числом, его квадратный корень иррационален, мы можем эквивалентным образом доказать его противоположность: если натуральное число N имеет рациональный квадратный корень, то N квадратное число. Это можно показать, установив √N равным рациональному выражению a / b, где a и b - положительные целые числа без общего простого множителя, и возведя в квадрат, чтобы получить N = a / b, и отметив, что, поскольку N - положительное целое число, b = 1 так что N = a, квадратное число.
Противопоставление представляет собой экземпляр теоремы Байеса, который в определенной форме может быть выражен как:
.
В приведенном выше уравнении условная вероятность обобщает логическое утверждение , т.е. в дополнение к присвоению ИСТИНА или ЛОЖЬ мы также можем присвоить утверждению любую вероятность. Термин обозначает базовую ставку (также известную как априорная вероятность ) для . Предположим, что эквивалентно ИСТИНА, и что эквивалентно ЛОЖНО. Тогда легко увидеть, что , когда т.е. когда ИСТИНА. Это потому, что так, чтобы дробь в правой части приведенного выше уравнения была равна 1, и, следовательно, , что эквивалентно ИСТИНА. Таким образом, теорема Байеса представляет собой обобщение противопоставления.
Противопоставление представляет собой пример субъективной теоремы Байеса в субъективной логике выражается как:
,
где обозначает пару биномиальных условных мнений, предоставленных источником . Параметр обозначает базовую ставку (также известную как априорная вероятность ) для . Пара перевернутых условных мнений обозначается . Условное мнение обобщает логический оператор , т.е. В дополнение к присвоению ИСТИНА или ЛОЖЬ источнику может быть присвоено любое субъективное мнение по поводу утверждения. Случай, когда является абсолютно ИСТИННЫМ мнением, эквивалентен источнику говоря, что ИСТИНА, и случай, когда является абсолютно ЛОЖНЫМ мнением эквивалентно источнику , в котором говорится, что - ЛОЖЬ. В случае, когда условное мнение абсолютно ИСТИНА оператор субъективной теоремы Байеса из субъективной логики дает АБСОЛЮТНО ЛОЖНОЕ условное мнение и тем самым абсолютно ИСТИННО условное мнение , что эквивалентно истинно. Следовательно, субъективная теорема Байеса представляет собой обобщение как противопоставления, так и теоремы Байеса.