等于
数学上,两个数学对象是相等的,若他们在各个方面都相同。这就定义了一个二元谓词等于,写作“=”;x = y 当且仅当x 和y 相等。通常意义上,等于是通过两个元素间的等价关系来构造的。将两个表达式用等于符号连起来,就构成了等式。
注意,有些时候“A = B”并不表示等式。例如,T(n)= O(n2)表示在数量级 n2上渐进。因為这裡的符号“=”不滿足若且唯若的定義,所以它不等於等于符号;实际上,O(n2) = T(n)是没有意义的。请参见大O符号了解这部分内容。
集合A 上的等于关系是种二元关系,满足自反性,对称性,反对称性和传递性。 实际上,这是A 上唯一满足所有这些性质的关系。 去掉对反对称性的要求,就是等价关系。 相应的,给定任意等价关系R,可以构造商集A/R,并且这个等价关系将‘下降为’A/R 上的等于。
在任何条件下都成立的等式称为恒等式,包含未知数的等式称为方程式。
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逻辑形式 [编辑]
谓词逻辑含有标准的关于相等的公理来形式化莱布尼茨律。莱布尼茨律是由哲学家莱布尼茨在17世纪提出来的。 莱布尼茨的想法是,两样物体是同一的,当且仅当它们有完全相同的性质。 形式化这一说法,可以写成
然而,在一阶逻辑中,不能对谓词进行量化。因此,需要使用下述公理:
- 对任意x 和y,若x 等于y,则P(x)当且仅当P(y)。
这条公理对任意单变量的谓词P 都有效,但只定义了莱布尼茨律的一个方向:若x 和y 相等,则它们具有相同的性质。 可以通过简单的假设来定义莱布尼茨律的另一个方向:
- 对任意x,x 等于x。
则若x 和y 具有相同的性质,则特定的它们关于谓词P 是相同的。这里谓词P 为:P(z)当且仅当x = z。 由于P(x)成立,P(y)必定也成立(相同的性质),所以x = y(P 的变量为y).
等于的一些基本性质 [编辑]
- 对任意实数a,b,c,若a = b,则a + c = b + c(这里F(x)为x + c);
- 对任意实数a,b,c,若a = b,则a - c = b - c(这里F(x)为x - c);
- 对任意实数a,b,c,若a = b,则a'c = b'c(这里F(x)为x'c);
- 对任意实数a,b,c,若a = b 且c 不为零,则a/c = b/c(这里F(x)为x/c);
- 自反性:
- 对任意量a,a = a。
- 这个性质通常在数学证明中作为中间步骤。
- 对称性:
- 对任意量a 和b,若a = b,则b = a。
- 传递性:
- 对任意量a,b,c,若a = b 且b = c,则a = c。
- 尽管对称性和传递性通常看上去是基本性质,但它们能够通过替代性和自反性证明得到。
符号的历史 [编辑]
「等于」符号或 「=」被用来表示一些算术运算的结果,是由Robert Recorde在1557年发明的。
由于觉得书写文字过于麻烦,Recorde在他的作品 The Whetstone of Witte 中采用了这一符号。原因是符号中的两条线一样长,表明其连接的两个量也向等。这一发明在威尔士的St Mary教堂有记录。