逻辑、集合与证明的语言
量词的否定
对量化命题取否定遵循两条简单而机械的规则。“对所有 x,P(x)”的否定是“存在 x 使非 P(x)”;“存在 x 使 P(x)”的否定是“对所有 x,非 P(x)”。用话说:要否认某事对一切成立,只需一个例外;要否认某物存在,则须处处排除它。
这些规则让你能把否定号穿过整叠量词向内推:每个 ∀ 翻成 ∃,每个 ∃ 翻成 ∀,最里层的谓词最后被否定。对嵌套命题逐次施用这些规则,途中还要对联结词用德摩根律。这一过程机械而可靠,正是数学家珍视量词记号的原因所在。
这就是分析中每个“反设不然”论证背后的实用引擎。要证一个序列不收敛到 L,你否定“对所有 epsilon > 0 存在 N 使对所有 n ≥ N,|a_n − L| < epsilon”,得到“存在 epsilon > 0 使对所有 N 存在 n ≥ N 满足 |a_n − L| ≥ epsilon”。这个否定形式恰恰告诉你要造出什么:一个顽固的 epsilon,以及对每个 N 都有一个仍在捣乱的靠后下标。
命题:“每个实数的平方都是有理数”——“对所有 x,x^2 是有理数”。否定:“存在 x 使 x^2 是无理数”。一个见证:x = 2^(1/4),因为 x^2 = √2 是无理数。该否定为真,故原命题为假。
否定一个“对所有”会产生一个可用单个见证满足的“存在”。
另见