История концепции функций

редактировать
Математическая функция

Математическая концепция функция возникла в 17 века в связи с развитием исчисления ; например, наклон dy / dx {\ displaystyle \ operatorname {d} \! y / \ operatorname {d} \! x}{\displaystyle \operatorname {d} \!y/\operatorname {d} \!x}графика в точке рассматривалась как функция от координаты x точки. Математики 18-го века обычно считали функцию определяющей аналитическое выражение.. В 19 веке требовалось тщательное развитие анализа Вейерштрассом и другими, переформулировка геометрии в терминах анализа и изобретения теория множеств автора Кантора, в итоге получается как однозначного отображения одного множества в другом.

Содержание
  • 1 Функции до XVII века
  • 2 Понятие «функции» в анализе
    • 2.1 Эйлер
    • 2.2 Фурье
    • 2.3 Коши
    • 2.4 Лобачевский и Дирихле
    • 2.5 Дедекинд
    • 2.6 Харди
  • 3 «Функция» логика до 1850 г.
  • 4 «Функция» логика 1850–1950
    • 4.1 Законы мысли Джорджа Буля 1854 г.; Символическая логика Джона Венна 1881 г.
    • 4.2 Начало работы Фреге 1879 г.
    • 4.3 Принципы арифметики Пеано 1889 г.
    • 4.4 «Принципы математики» Бертрана Рассела 1903 г.
    • 4.5 Эволюция Расселловского понятия «функции» 1908–1913
  • 5 «Функция» формалиста: аксиоматизация математики Дэвидом Гильбертом (1904–1927)
  • 6 Развитие теоретико-множественного определения функций
    • 6.1 Парадокс Рассела 1902
    • 6.2 Теория множеств Цермело (1908) модифицировано Сколемом (1922)
    • 6.3 Определение «упорядоченной пары» Винера - Хаусдорфа - Куратовского 1914–1921
    • 6.4 Понятие Шенфинкелем «функция» как много-одно «соответствие» 1924
    • 6.5 Множество фон Неймана теория 1925
    • 6.6 Бурбаки 1939
  • 7 С 1950 года
    • 7.1 Понятие «функция» в современной теории множеств
    • 7.2 Относительная форма функции
  • 8 Примечания
  • 9 Ссылки
  • 10 Дополнительная литература
  • 11 Внешние ссылки
Функции до 17 века

Уже в 12 веке математик Шараф ад-Дин а l-Tusi проанализировал уравнение x + d = b ⋅ x в форме x ⋅ (b - x) = d, заявив, что левая часть должна как минимум равняться значению d, чтобы уравнение имело решение. Специальное определенное значение этого выражения. Можно утверждать, что выделение этого выражения является раннимом к понятию «функция подход». Значение меньше d означает отсутствие положительного решения; равное d, соответствует одному решению, а значение, превышающему d, двум решениям. Анализ этого уравнения Шараф ад-Дином стал заметным достижением в исламской математике, но его работа в то время не получила дальнейшего развития ни в мусульманском мире, ни в Европе.

Согласно По мнению Дьедонне и Понте, концепция функции возникла в 17 веке в результате развития аналитической геометрии и исчисления бесконечно малых. Тем не менее Медведев предполагает, что неявное понятие функции имеет древнее происхождение. Понте также видит более явные подходы к этой концепции в Средневековье :

. Исторически можно считать, что математиков предвидели и приближались к современной формулировке функции концепции. Среди них Орем (1323–1382)... В его теории, по-видимому, присутствуют некоторые общие идеи о независимых и независимых переменных величинах.

Развитие аналитической геометрии около 1640 года позволяет математикам выбирать между геометрическими задачами кривых и алгебраическими связями между «переменными координатами x и y». Исчисление было разработано с использованием термина и связанного с ними геометрического значения, которое сохранялось до восемнадцатого века. Тем не менее, термин «функция» стал знакомым во взаимодействии между Лейбницем и Бернулли ближе к концу 17 века.

Понятие «функция» в анализе

Термин «функция» "было введено Готфридом Лейбницем в письме 1673 г. для описания величины, состав с точками кривой, например координаты или наклон. Иоганн Бернулли начал проявлять выражение, состоящее из одной «функции». В 1698 году он согласился с Лейбницем, что любую образованную «алгебраическим и трансцендентным образом», можно использовать функцию от x. К 1718 году он стал рассматривать как функцию «любое выражение, состоящее из альтернативных констант». Алексис Клод Клеро (примерно в 1734 году) и Леонард Эйлер ввели знакомые обозначения f (x) {\ displaystyle {f (x)}}{\displaystyle {f(x)}}для значения функции.

Функции, которые рассматривались в то время, сегодня называются дифференцируемыми функциями. Для этого типа функций можно говорить о ограничениях и производных; хода, поскольку это зависит от входа или изменения входа. Такие функции являются используемыми исчисления.

Эйлера

В первом томе своего фундаментального текста Введение в Analysin Infinitorum, в 1748 году, Эйлер дал по существу то же определение функции, что и его учитель Бернулли., как выражение или формула с переменными и константами, например, x 2 + 3 x + 2 {\ displaystyle {x ^ {2} + 3x + 2}}{\displaystyle {x^{2}+3x+2}}. Собственное определение Эйлера гласит:

Функция переменной величины - это аналитическое выражение, составленное каким-либо из переменных величин и чисел или постоянных величин.

Эйлер также допускает многозначные функции, значения которых указаны неявным уравнением.

Однако в 1755 году в своих Institutiones Calculi Differentialis Эйлер дал более общее понятие:

Когда они претерпевают изменение при изменении последних, тогда первые называются вторыми. Это имя имеет широкий характер; он охватывает все способы, одна величина может быть определена в терминах других.

Медведев считает, что «по сути это определение, которое стало известно как определение Дирихле». Эдвардс также приписывает Эйлеру общие концепции функций и далее говорит, что

отношения между этими величинами не считаются заданнымилами, но, с другой стороны, они определенно рассматриваются как общие теоретико-множественные, всевозможные подмножества пространств, которые современные математики имеют в виду, когда используют слово «функция».

Фурье

В «Аналитической теории де ля Шалер» Фурье утверждал, что произвольная функция может быть представлена ​​рядом Фурье. У Фурье была общая концепция функции, которая включала функции, которые не были непрерывными и не определялись аналитическим выражением. Связанные с этим вопросы о природе и представлении функций, выполняющие при решении волнового уравнения для колеблющейся струны, уже были предметом спора между Даламбером и Эйлером, и они оказали значительное влияние на обобщение понятия функции. Лузин отмечает, что:

Современное понимание функции и ее определения, которое нам кажется правильным, могло случиться только после открытия Фурье. Его открытие ясно показало, что большинство недоразумений возникло в дебатах о вибрирующей струне, были результаты двух на первый взгляд идентичных, но на самом деле разных концепций, концепций ее аналитического представления. Действительно, до открытия Фурье не проводилось различия между понятиями «функция» и «аналитическое представление», и именно это открытие их к разъединению.

Коши

В веке математики начали формализовать все различные разделы математики. Одним из первых это сделал Коши ; его несколько неточные результаты были позже сделаны полностью строгими Вейерштрассом, который выступал за построение исчисления на арифметике, а не на геометрии, который отдавал предпочтение определению Эйлера над определением Лейбница (см. арифметизация анализа ). Согласно Смитису, Коши считал функции управляющими уравнениями, включающими действующие или комплексные числа, и молчаливо предполагал, что они непрерывны:

Коши делает некоторые общие замечания о функциях в главе I, раздел 1 его Проанализируйте algébrique (1821 г.). Оно показывает, что он там обычно показывает, что он там определяется функцией, определяющей аналитическим выражением (если оно неявно); Эта функция может быть определена только для своего предшественника.

Лобачевский и Дирихле

Николай Лобачевский и Петр Густаву Лежену Дирихле традиционно приписывают независимое определение современного «формального» определения функций как отношения , в котором каждый первый элемент имеет уникальный второй элемент.

Лобачевский (1834) пишет, что

Общая концепция функции требует, чтобы функция x была определена как число, данное для каждого x и постепенно изменяющееся с x. Функции может быть задано либо аналитическим выражением, либо условием, которое использует средства проверки всех чисел и выбора из них; или, но наконец, зависимость может существовать, оставаться неизвестной.

в то время как Дирихле (1837) пишет

Если теперь единственное конечное y, соответствующее каждому x, и, более того, таким образом, что когда x непрерывно изменяется в интервале от a до b, y = f (x) {\ displaystyle {y = f (x)}}{\displaystyle {y=f(x)}}также постоянно изменяется, тогда y называется непрерывной функцией x для этого интервала. Здесь не обязательно, чтобы y задавался через x по одному и тому же закону на всем протяжении интервала, и нет необходимости рассматривать его как зависимость, выраженную с помощью математических операций.

Эвес утверждает, что "изучающий математику обычно встречает определение функции Дирихле в своем вводном курсе по исчислению.

Требование Дирихле об этой формализации было оспорено Имре Лакатошем :

В работе Дирихле такого определения нет. В своей статье [1837], когда он говорит, что в точках разрыва функция имеет два значения:... <469 Однако Гардинер говорит: «... мне кажется, что Лакатош заходит слишком далеко, например, когда он утверждает, что« есть достаточно доказательств того, что [Дирихле] не имеет представления о концепции [современных функций] »».

Точно так же Лавин замеча, как отмечено выше, в статье. ет, что:

Это предмет некоторых споров, сколько похвалы Дирихле заслуживает современного определения функций, отчасти потому, что он ограничивает свое определение непрерывными функциями.... правил или правил не требуется даже в случае непрерывных функций, а не только в целом. Это заслуживает особого внимания из-за того, что Эйлер определил непрерывную функцию как функцию, задаваемую одним выражением или законом. Но я также сомневаюсь, что есть достаточные доказательства для разрешения спора.

Времена Лобачевского и Дирихле считались одними из первых, кто ввел понятие особой переписки, это понятие иногда называют определением Дирихле или Лобачевского-Дирихле. функции. Общая версия этого определения была позже функции Бурбаки (1939), и некоторые в образовательном сообществе называют это определением функции "Дирихле-Бурбаки".

Дедекинд

Дьедонне, который был одним из основателей группы Бурбаки, приписывает точное и общее современное определение функций Дедекинду в его работе Был sind und was sollen die Zahlen, который появился в 1888 году, но уже был составлен в 1878 году. Дьедонне отмечает, что вместо того, чтобы ограничиться, как в предыдущих концепциях, реформах функций, Дедекинд функции функции как однозначное отображение между любыми двумя наборами:

Новым и важным для всей математики была общая концепция функции.

Харди

Харди 1908, стр. 26–28 определил функцию как отношение между двумя переменными x и таким образом, что «некоторым значениям x в любом случае соответствуют значения y». Он не требовал, чтобы функция определялась для всех значений x или связывало значение x с одним значением y. Это широкое определение включает в себя функции в современной математике. Например, определение Харди включает многозначные функции и то, что в теории вычислимости называется частичными функциями.

«функция» логика до 1850 года

Логики этого времени были в первую очередь связаны с анализом силлогизмов (аристотелевские формы 2000-летней давности и др.), или, как сказал Август Де Морган (1847): «исследование этой части рассуждений, зависящая от способа формирования умозаключений, а также общих принципов и правил построения аргументов. В настоящее время понятие (логической) «функции» не является явным, но, по крайней мере, в работе Де Моргана и Джорджа Буля оно подразумевается: мы видим абстракцию этим аргументов, введение, введение символической алгебры по переменным и некоторые понятия теории множеств.

Де Морган 1847 г. «ФОРМАЛЬНАЯ ЛОГИКА ИЛИ, Исчисление вывода, необходимого и вероятного» отмечает, что, что «[A] логическая истина зависит от структуры утверждающей дения, а не от конкретных вопросов, о которых говорилось "; он не теряет времени (предисловие, стр. i), абстрагируя: «В форме предложения связка сделана столь же абстрактной, как и термины». Он немедленно (стр. 1) преобразует то, что он называет «предложением» (современная пропозициональная функция или отношение), в такую ​​форму, как «X есть Y», где символы X, «есть» и Y предоставляют, соответственно, позвонее, связка и сказуемое. Хотя слово «функция» не появляется, понятие «абстракция» присутствует, «переменные» присутствуют, понятие включения в егоику символ «все Δ находится в О» (стр. 9) присутствует, и, наконец, новый символизм для логического анализа понятия «отношение» »(Он использует слово в отношении этого примера« X) Y »(стр. 75)):

« A 1 X) Y Чтобы взять X, необходимо взять Y »[или Чтобы быть X, необходимо быть Y]
"AY) X Чтобы взять Y, достаточно взять X» [или Чтобы быть Y, достаточно быть X] и т. Д.

В своей книге «Природа логики» 1848 г. Бул утверждает, что «логика... в более особом смысле - это наука о рассуждении с помощью знаков»., и он кратко обсуждает понятия «принадлежность к» и «класс»: «Индивид может обладать большим атрибутов и, таким образом, принадлежать к большому количеству различных классов». Как и Де Морган, он использует понятие «анализ», извлеченное из анализа; он приводит пример «представления класса быков с помощью x, а лошадей с помощью y, соединения и знака +... мы могли бы представить совокупный класс волов и лошадей с помощью x + y».

В контексте «Дифференциального исчисления» Бул определил (около 1849 г.) понятие функции следующим образом:

«Та величина, вариация которой однородна... называется независимой переменной. Та величина, вариация упомянутого варианта первого называется функцией от него. Дифференциальное исчисление позволяет нам в каждом случае перейти от функции к пределу. Это происходит с помощью обычной операции. Но в самой идее операции... идея обратной операции. Выполнить эту обратную операцию в данном случае - дело Int [egral] Calculus. «
« Функция »логиков 1850–1950

Eves замечает,« чтологики пытались еще больше снизить начальный уровень дефиниционного развития математики и вывести теорию множеств или классов на основе логики предложений и пропозициональных функций ". Но к концу 19 века в исследованиях логиков основ математики произошел серьезный раскол. Направление первой группы, Логики, вероятно, лучше всего может быть охарактеризовано Бертраном Расселом 1903 - «выполнить две задачи, во-первых, показать, что вся математика следует из символической логики.

Вторая группа логиков, теоретики множеств, возникла с «теорией множеств» Георга Кантора (1870–1890), чтобы раскрыть насколько это возможно, принципы самой символической логики., но отчасти продвинулась вперед в результате открытия Расселом теории множеств. парадокс, который может быть выведен из «концепции функций» Фреге, но также и как реакция на предложенное Расселомное решение. Теоретико-множественным ответом Цермело были его Исследования 1908 года по основам теории множеств I - первая аксиоматическая теория множеств ; Здесь тоже играет роль понятие «пропозициональная функция».

"Законы мысли" Джорджа Буля 1854 г.; Символическая логика Джонана 1881

В своем исследовании законов мышления Бул теперь определил функцию в терминах символа x следующим образом:

"8. Определение. - Любое алгебраическое выражение, содержащее символ x, является называется функцией x, и может быть представлен сокращенной формой f (x) "

Затем логический элемент использовал алгебраические выражения для определения как алгебраических, так и логических понятий, например, 1 - x является логическим НЕ (x), xy - это логическое И (x, y), x + y - это логическое OR (x, y), x (x + y) - это xx + xy, и «специальный закон» xx = x = x.

В своей символической логике 1881 года Венн использовал слова «логическая функция» и современный символизм (x = f (y), y = f (x), см. Стр. Xxi), а также круговые диаграммы, исторически связанные с Венном для описания «классовых отношений», понятий «количественная оценка» нашего предиката »,« пропозиций в отношении их расширения »,« отношения включения и исключения двух классов друг к другу »и« пропозициональной функции »(все на стр.10), планка над ва riable для обозначения не-x (стр. 43) и т. д. Действительно, он недвусмысленно приравнял пон ятие «логическая функция» к «классу» [современное «множество»]: «... согласно точке зрения, принятой в этой книге, f (x) никогда не означает ничего, кроме логического класса. Это может быть составной класс, состоящий из множества простых классов; это может быть класс, обозначенный некоторыми обратными логическими операциями, он может состоять из двух групп классов, равных друг другу, или, что то же самое, их разность объявлена ​​равной нулю, то есть логическим уравнением. Но каким бы составным или производным оно ни было, f (x) для нас никогда не будет ничем иным, как общим выражением для таких логических классов вещей, которые могут найти свое место в обычной логике ».

Begriffsschrift Фреге 1879

Begriffsschrift (1879) Готтлоба Фреге предшествует Джузеппе Пеано (1889), но Пеано не знал Frege 1879 harvnb error: множественные цели ( 2 ×): CITEREFFrege1879 (помогите ), пока он не опубликовал свой 1889 год. Оба автора сильно повлияли на Рассела (1903). Рассел, в свою очередь, повлиял на большую часть математики и логики XX века. его Principia Mathematica (1913) совместно с Альфредом Норт Уайтхедом.

С самого начала Фреге отказывается от традиционных «понятий субъект и предикат», заменяя их аргументом и функцией соответственно, что он считает » выдержит испытание временем. Легко увидеть, как рассмотрение содержания как функции аргумента приводит к формированию концепций. Кроме того, заслуживает внимания демонстрация связи между значениями слов if, and, not, or, there is, some, all, и т. Д. ».

Фреге начинает обсуждение« функции » Пример: начните с выражения «Водород легче углекислого газа». Теперь удалите знак водорода (например, слово «водород») и замените его знаком кислорода (например, словом «кислород»); это делает второе утверждение. Сделайте это еще раз (используя любое из утверждений) и замените знак азота (то есть слово «азот») и обратите внимание, что «Это изменяет значение таким образом, что в него входит« кислород »или« азот » в отношения, в которых «водород» стоял раньше ». Есть три утверждения:

  • « Водород легче диоксида углерода »
  • « Кислород легче диоксида углерода »
  • «Азот легче углекислого газа».

Теперь обратите внимание на «стабильный компонент, представляющий совокупность [отношений]»; назовите это функцией n, т.е.

«... легче углекислого газа» - это функция.

Фреге вызывает аргумент функции «[t] он подписывает [например, водород, кислород или азот], рассматриваемые как заменяемые другими, которые обозначают объект, стоящий в этих отношениях ".Он отмечает, что мы могли бы получить функцию как «Водород легче, чем...» с аргументом справа; точное наблюдение сделал Пеано (подробнее см. ниже). Наконец, Фреге учитывает случай двух (или более) аргументов. Например, удалите «углекислый газ», чтобы получить инвариантную часть (функцию) как:

  • «... легче, чем...»

Функция с одним аргументом, которую Фреге обобщает в форме Φ (A) где A - аргумент, а Φ () представляет функцию, тогда как функцию с двумя аргументами он символизирует как Ψ (A, B) с аргументами A и B, а (,) - функция и предупреждает, что «в целом (A, B) отличается от Ψ (B, A) ». Используя свой уникальный символизм, он переводит для читателя следующий символизм:

«Мы можем читать | --- Φ (A) как «A обладает свойством Φ. | --- Ψ (A, B) может быть переведено как «B стоит в отношении Ψ к A» или «B является результатом применения процедуры Ψ к объекту A».

Принципы Пеано Арифметика 1889

Пеано определил понятие «функция» в манере, чем-то похожей на Фреге, но без точности. Сначала Пеано определяет знак «K означает класс или совокупность объектов», объекты, которые удовлетворяют трем условиям равенства: a = a, (a = b) = (b = a), IF ((a = b) И (b = c)) ТОГДА (a = c). Затем он вводит φ, «знак или совокупность знаков таких, что если x является объектом класса s, выражение φx обозначает новый объект». Пеано сотрудничество к этим новым объектам два условия: во-первых, выполнение трех условий равенства для объектов φx; во-вторых, что «если x и y являются объектами класса s и если x = y, мы предполагаем, что можно вывести φx = φy». Если все эти условия выполнены, φ является «предварительным знаком функции». Точно так же он определяет «служебный знак». Например, если φ - функция presign a +, тогда φx дает a + x, или если φ - функция postign + a, то xφ дает x + a.

Принципы математики Бертрана Рассела 1903

Хотя влияние Кантора и Пеано было превалирующим, в Приложении А «Логические и арифметические доктрины Фреге» к Принципам математики Расселение приходит к обсуждению концепции функций Фреге ».. В ответ на обмен письмами с Фреге в 1902 году о противоречии, которое он обнаружил в Begriffsschrift Фреге, рассел в последний момент добавил к этому разделу.

Рассела сбивает с толку понятие «переменная»: «6. Математические предложения характеризуются не только тем фактом, что они утверждают импликации, но и тем фактом, что они содержат переменные. я открыто хочу прояснить, что переменные есть во всех математических предложениях, даже там, где на первый взгляд они могут показаться отсутствующими... Мы всегда будем находить во всех математических предложениях, что слова любые или некоторые встречаются; формальным следствием ".

Как выражено Расселом, "процесс преобразования констант в предложении в переменные приводит к тому, что называется обобщением, и дает нам как бы формальную сущность предложения... Пока любой член в нашем предложении можно превратить в переменную, наше предложение" может быть обобщено; и до тех пор, пока это возможно, это бизнес по математике, чтобы сделать это "; Эти обобщения Рассел назвал пропозициональные функции ". Действительно, он цитирует и цитирует из Begriffsschrift Фреге и представляет яркий пример из работы Фреге 1891 года Function und Begriff:" Суть арифметической функции 2x + x - это то, что остается, когда x убирается, т.е. в приведенном выше примере 2 () + (). Аргумент x не принадлежит функции, но два, взятые вместе, составляют целое ». Расселился с понятием «функция» Фреге в одном смысле: «Он считает функции - и в этом я с ним согласен - более фундаментальными, чем предикаты. и отношения », но Рассел отверг« теорию сущности и утверждение »Фреге, в частности,« он думает, что в предложении, это предложение всегда может быть проанализировано на а и утверждение о а ».

Эволюция идей Рассела о «функциях» 1908–1913 гг.

Рассел будет улучшить свои идеи в своей книге «Математическая, основанная на теории типов» 1908 года и в своих и Уайтхедских «Основах математики» 1910–1913 годов. во времена Principia Mathematica Рассел, как и Фреге, считал пропозициональную функцию фундаментальной: «Пропозициональные функции - это фундаментальный вид, из которых проходят более обычные виды функций, такие как« sin x »или log x, или« отец x ». Эти производные функции... называются «описательными функциями». Функции предложений... являются частным случаем пропозициональных функций ».

Пропозициональные функции : газ его терминология отличается от современной, читатель может быть сбит с толку «пропозициональной функции» Рассела. Пример может помочь. Рассел пишет пропозициональная функция в ее исходной форме, например, как φŷ: «ŷ ранен». (Обратите внимание на циркумфлекс или «шляпу» над переменной y). В нашем использовании мы присвоим только 4 значения y. переменная ŷ: «Боб», «Эта птица», «Кролик Эмили» и «y». Замена одного из этих значений на переменную ŷ дает предложение ; это предложение называется «величиной» пропозициональной функции. В нашем примере есть четыре значения пропозициональной функции, например, «Боб ранен», «Эта птица ранена», «Эмили, кролик, ранена» и «Y ранен». оно значимо - то есть, если его истинность определена - имеет значение истинности истины или ложности. Если значение истинности предложения - «истина», тогда переменная 'Считается, что значение s удовлетворяет пропозициональной функции. Наконец, согласно определению Рассела, «класс [множество] - это все объекты, удовлетворяющие некоторой пропозициональной функции» (стр. 23). Обратите внимание на слово «все» - так в трактовку входят современные понятия «Для всех» и «существует хотя бы один экземпляр» (с. 15).

Для продолжения примера: предположим (вне математики / логики) кто-то определяет, что суждение «Боб ранен» имеет значение истинности «ложь», «Эта птица ранена» имеет значение истинности «правда», «кролик Эмили ранен »имеет значение истинности, потому что« кролик Эмили »не существует, а« y ранен »неоднозначно в его истинностном отношении, потому что сам аргумент y неоднозначен. Хотя два утверждения «Боб ранен» и «Эта птица ранен значимы (оба имеют значения истинности), только значение« Эта птица »выполняет ŷ удовлетворяет пропозициональной функции φŷ:« ранен ». При формировании класса α: φŷ: «ŷ ранен» включается только «Эта птица», с учетом четырех значений «Боб», «Эта птица», «Кролик Эмили» и «y» для переменных ŷ и соответствующих им истинностных ценностей: ложность, истина, неопределенность, двусмысленность.

Рассел определить функции предложений с аргументами и функции истинности f (p). Например, предположим, что кто-то должен был сформировать «Эта функция предложений с аргументами» p 1 : «НЕ (p) AND q» и присвоить ее переменным значениям p: «Боб ранен» и q: « птица ранена ». (Мы ограничены логическими связями НЕ, И, ИЛИ и ПОДРАЗУМЕВАЕТСЯ, и мы можем только присвоить «значимые» предложения переменным p и q). Тогда функция «предложений с аргументами» будет p 1 : NOT («Боб ранен») И «Эта птица ранена». Чтобы определить значение истинности этой «функции высказываний с аргументами», мы отправляем ее в «функцию истинности», например, f (p 1): f (NOT («Боб ранен») И »Эта птица ранена"), что дает истинное значение «истина».

Понятие функционального отношения «многие-одно» : Рассел сначала обсуждает понятие «идентичность», определяет описательную функцию (стр. 30ff) как уникальную значение, которое удовлетворяет (2-факторную) пропозициональную функцию (т. Е. «Отношению») φŷ.

NB. Читатель должен быть предупрежден здесь, что порядок обратный! Y является независимой переменной, x является зависимой переменной, например, x = sin (y).

Рассел символизирует описательную функцию как «объект, стоящий y»: R'y = DEF (ιx) (x R y). Рассел повторяет, что «R'y является функцией y, но не пропозициональной функцией [sic]; мы будем называть эту описательную функцию. в наших обозначениях «sin y» будет записано «sin 'y», а «sin» будет обозначать отношение sin' y к y ».

«Функция» формалиста: аксиоматизация Дэвида Гильберта математика (1904–1927)

Дэвид Гильберт поставил себе цель «формализовать» классическую математику »как формальную аксиоматическую теорию, и эта теория должна быть оказался непротиворечивым, т.е. свободным от противоречия ". В Гильберте 1927 Основы математики он формулирует понятие функции в терминах существования «объекта»:

13. A (a) ->A (ε (A)) Здесь ε (A) обозначает объект, для которого утверждение A (a) заведомо верно, если оно верно для любого объекта; давайте назовем ε логической ε-функцией ". [Стрелка указывает" подразумевает ".]

Затем Гильберт показывает три способа использования ε-функции, во-первых, как" для всех "и" существует «понятия, во-вторых, для представления« объекта, которого [суждение] имеет место »», и, наконец, как преобразовать его в функцию выбора .

Теория рекурсии и вычислимость : Но неожиданный результат Гильберта и его Студент попытка Бернейса потерпела неудачу; см. теоремы Гёделя о неполноте 1931 г. Примерно в то же время, пытаясь решить Entscheidungsproblem Гильберта, математики приступили к для определения того, что имелось в виду под «эффективно вычисляемой функцией» (Алонзо Черч 1936), т. е. «эффективным методом» или «алгоритмом », то есть явным, пошаговым -шаговая процедура, позволяющая успешно вычислить функцию. В быстрой последовательности появились различные модели алгоритмов, в том числе лямбда-исчисление Чёрча (1936), Стивен Клини μ-рекурсивные функции (1936) и идея Алана Тьюринга (1936-7) о замене человеческих «компьютеров» полностью механическими «вычислительными машинами» (см. машины Тьюринга ). Было показано, что все эти модели могут вычислять один и тот жекласс вычислимых функций. Тезис Чёрча утверждает, что этот класс функций исчерпывает все теоретико-числовые функции, которые могут быть вычислены с помощью алгоритма. Результатом этих усилий стала яркая демонстрация того, что, по словам Тьюринга, «не может быть общего процесса для определения того, является ли данная формула U функционального исчисления K [Principia Mathematica] доказуемой»; подробнее см. Независимость (математическая логика) и Теория вычислимости.

Разработка теоретико-множественного определения «функции»

Теория множеств началась с работы логиков с понятие «класс» (современный «набор»), например Де Морган (1847), Джевонс (1880), Венн (1881), Frege (1879) ошибка harvtxt: несколько целей (2 ×): CITEREFFrege1879 (help ) и Peano (1889). Толчком к этому послужила попытка Георга Кантора определить бесконечное в теоретико-множественной трактовке (1870–1890) и последующее открытие антиномии (противоречия, парадокса) в эта трактовка (парадокс Кантора ) открытием Расселом (1902) антиномии у Фреге 1879 г. (парадокс Рассела ), открытием большего количества антиномий в начале 20 века (например, парадокс Бурали-Форти 1897 года и парадокс Ричарда 1905 года ), а также сопротивление комплексному подходу Рассела к логике и неприязнь к его аксиоме сводимости (1908, 1910–1913), которую он предложил как средство ухода от антиномий.

Парадокс Рассела 1902 г.

В 1902 г. Рассел отправил Фреге письмо, в котором указывал, что Begriffsschrift Фреге 1879 г. позволяет функции быть аргументом самой себя: «С другой стороны, может быть также, что аргумент определен, а функция неопределенна... "Из этой неограниченной ситуации Рассел смог сформировать парадокс:

" Вы утверждаете... что функция тоже может действовать как неопределенный элемент. Это я раньше поверил, но теперь эта точка зрения кажется мне сомнительной из-за следующего противоречия. Пусть w будет предикатом: быть предикатом, который не может быть предикатирован сам по себе. Может ли w быть предикатом само по себе? открытие противоречия вызвало у меня величайшее удивление и, я бы сказал, ужас, так как оно пошатнуло основу, на которой я намеревался строить арифметику ».

С этого момента развитие основ математики стало Упражнение, как избежать "парадокса Рассела", фр. как это было в «голых [теоретико-множественных] понятиях множества и

Теория множеств Цермело (1908), модифицированная Сколемом (1922)

Появляется понятие« функция »как аксиома Цермело III - Аксиома разделения (Axiom der Aussonderung). аксиома вынуждает нас использовать пропозициональную функцию Φ (x) для «отделения» подмножества MΦот ранее сформированного набора M:

«AXIOM III. (Аксиома разделения). Когда пропозициональная функция Φ (x) определена для всех элементов множества M, M обладает подмножеством M Φ, содержитим в качестве элементов в точности те элементы x из M, для истинно Φ (x) ".

«... это устраняет антиномию Рассела, насколько нам известно». «... это устраняет антиномию Рассела, насколько нам известно». Вейлом, Френкелем, Сколемом и фон Нейманом.

Фактически Сколем. В 1922 году назвал этот «критерий» или «свойство» «определенным суждением»:

«... конечное выражение, построенное из элементарных суждений вида a ε b или a = b с помощью пяти операции [ическое соединение, дизъюнкция, отрицание, универсальная количественная оценка и экзистенциальная количественная оценка].

ван Хейеноорт резюмирует:

«Свойство определено в смысле Сколема, если оно выражается... поср едством . правильная формула в простом исчислении предикатов первого порядка, в котором единственными константами предиката являются ε и, возможно, =.... Сегодня аксиоматизация теории множеств обычно включается в принятый подход Вейлировля и Сколема к формулировке аксиомы разделения.

В цитате читатель может заметить сдвиг в терминология: нигде не упоминается эта концепция «пропозициональная функция», вместо встречающихся слов «формула», «исчисление предикатов», «предикат» и «логическое исчисление». Этот сдвиг в терминологии более подробно обсуждается в разделе, посвященном «функции» теории множеств.

Определение «упорядоченной пары» Винера - Хаусдорфа - Куратовского 1914–1921

История понятия «упорядоченная пара » не ясна. Как отмечалось выше, Фреге (1879) интуитивный порядок в своем определении функций двух аргументов Ψ (A, B). Норберт Винер в своей книге «1914» (см. Ниже) отмечает, что его собственная трактовка по существу возвращается (и) к трактовке Шредером отношений как класса упорядоченных пар ». Рассел (1903) рассматривал определение отношений (например, Ψ (A, B)) как «класс пар», но отверг его:

«Существует соблазн рассматривать отношение как определяемое в расширении как класс пар. Это формальное преимущество, заключающееся в том, что он позволяет избежать необходимости в примитивном утверждении, утверждающем, что каждая пара не имеет отношения, поддерживаемого никакими другими парами терминов. [Обратная область]: должна быть представлена ​​как примитивная идея, и сама должна быть представлена ​​как примитивная идея... на отношения, и идентифицировать их скорее с концепциями классов, чем с классами ».

К 1910–1913 гг. и Principia Mathematics ica Рассел отказался от требований интенсионального определения отношений, заявив, что «математика всегда включает расширениями, а не интенсионалами» и «отношения, как и классы, следует рассматривать в расширении». Мы рассматриваем понятие отношения в extension, Рассмотрим понятие упорядоченной пары: «Чтобы рассматривать отношение... как класс пар... отношение, функцию выполняемое φ (x, y) - класс пар (x, y), для которых истинно φ (x, y) ». В сноске он разъяснил свое понятие и пришел к следующему определению:

«Такая пара имеет смысл, т. Е. Пара (x, y) отличается от пары (y, x), если только x = y. Мы будем назовите это "парой со смыслом"... это также можно назвать упорядоченной парой.

Но он продолжает говорить, что не будет вводить упорядоченные пары дальше в свое "символическое лечение";

Попытка решить проблему антиномий привела к тому, что рассматривает свою «доктрину типов» в приложении своего 1903 года, он предлагает свою «матрицу» и его непопулярную аксиома сводимости вместо них. Через несколько лет он уточнил это понятие в Теории 1908 года две аксиомы сводимости, цель заключалась в сокращении (с одной типовой) пропозициональных функций и (двойная переменная) к "низшей" (и, в счете, к полностью экстенсиональной форме); он и Альфред Норт Уайтхед будут нести это удовольствие Перейдем к Principia Mathematica 1910–1913 с дальнейшим уточнением, называемым «матрицей». Первая аксиома * 12.1; второй * 12.11. По словам Винера, вторая аксиома * 12.11 «задействована только в теории отношений». Обе аксиомы, однако, были встречены скептицизм и сопротивлением; подробнее см. Аксиома сводимости. К 1914 году Норберт Винер, используя устранил аксиому * 12.11 («двухвариантную» (реляционную) версию аксиомы сводимости), выразив отношение как упорядоченную пару с использованием нулевого числа. Примерно в то же время Хаусдорф (1914, стр. 32) дал определение упорядоченной пары (a, b) как {{a, 1}, {b, 2}}. Несколькими годами позже Куратовский (1921) определение, которое именно тех пор широко используется, а именно {{a, b}, {a}} ». Как отмечает Suppes (1960) "Это определение.. Был исторически важен в сведении теории отношений к теории множеств.

Обратите внимание, что, хотя Винер« уменьшил »реляционную формулу аксиомы сводимости, он не уменьшал и не изменял и не изменял формулу пропозициональной функции * 12,1; на самом деле он объявил это «обращение с идентичностью, описаниями, классами и отношениями».

Понятие Шенфинкеля «функция» как «соответствие» многих 1924

Где именно понятие «функция» как соответствие множеству неясно. Рассел в своем «Введении в математической философии» (1920 г.) утверждает, что «следует отметить, что все математические функции в результате одного-многих [sic - современное употребление - много-один] »... описательные функции». Разумной концепт «описательной функции» в Principia Mathematica - R 'y = DEF (ιx) (x R y): «особый объект, имеющий отношение R к y ». Как бы то ни было, к 1924 году Моисей Шенфинкель выразил это пон ятие, заявив, что оно «хорошо известно»:

«Как хорошо известно, функция мы понимаем в простейшем случае соответствие между элементами некоторой области. количеств аргументов и области значений функций... таким образом, что каждому значению аргумента соответствует не более одного значения функции ".

Согласно Уилларду Куайну, Шёнфинкель 1924 « обеспечение [s ] для... всего размаха абстрактной множественности. Суть в том, что Шёнфинкель позволяет использовать функции выступать в качестве аргументов, для Шёнфинкеля, как и для Фреге, являются особенными различными функциями. Шёнфинкеля ".

Последняя правка сделана 2021-05-23 03:09:41
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте