邏輯、集合與證明的語言

全稱量詞

全稱量詞是片語「對所有」(符號 ∀),它把關於 x 的開句變成斷言其對指定論域中每個元素都成立的命題。「對所有實數 x,x^2 ≥ 0」同時對每個實數斷言性質 x^2 ≥ 0,是把無窮多個命題捲成了一個。論域很要緊:「對所有自然數 n,n ≥ 1」在正整數上為真,但若允許 0 則為假。

要證明一個全稱命題,你必須對一個任意的、固定但不另加限定的元素確立該性質——當元素有無窮多個時不能逐一核驗。標準做法是「設 x 為任意實數」,然後只用對每個實數都成立的性質來論證。反過來,要推翻一個全稱命題,單單一個反例就夠了:一個壞的 x 即可擊垮「對所有 x」。

量詞是分析的脈搏。極限的 epsilon–delta 定義讀作「對所有 epsilon > 0,存在 delta > 0,使得對所有滿足 0 < |x − a| < delta 的 x,都有 |f(x) − L| < epsilon」——一串嵌套量詞,其次序不可互換。流利地讀寫並操縱這樣的串,是本學科中最重要的一項語言技能。

「對所有 [0, 1] 中的 x,x^2 ≤ x」為真;證明:x^2 ≤ x 即 x(x−1) ≤ 0,對 0 ≤ x ≤ 1 成立。但「對所有實數 x,x^2 ≤ x」為假——反例 x = 2 給出 4 > 2。

量化的論域可以把一個命題從真變假。

又稱
for all对所有對所有