【问题标题】:Why require a smallest set in a recursive definition of natural numbers? [closed]为什么在自然数的递归定义中需要最小集合? [关闭]
【发布时间】:2012-03-08 21:25:14
【问题描述】:

来自recursive definition 上的维基百科条目:

集合的归纳定义根据集合中的其他元素来描述集合中的元素。例如,自然数集合 N 的一个定义是:

  1. 1 在 N.
  2. 如果元素 n 在 N 中,则 n+1 在 N 中。
  3. N 是满足 (1) 和 (2) 的最小集合。

满足 (1) 和 (2) 的集合有很多——例如集合 {1, 1.649, 2, 2.649, 3, 3.649, ...} 满足定义。

我不明白为什么需要 (3)。在给出的示例中,它声明 1.649 是该集合的成员,但 1.649 不满足 (1) 或 (2)。

为什么需要 (3) 以及 1.649 在集合中的情况如何?

【问题讨论】:

  • 我没有意识到这是一个如此糟糕的问题,并且递归定义与编程无关。

标签: math computer-science


【解决方案1】:

列表中的规则 2 是“如果”,而不是“当且仅当”。它们不是生成集合的规则,而是决定是否允许集合的规则。集合 {1, 1.649, 2, 2.649, 3, 3.649, ...} 满足规则 1,因为 1 在集合中。它满足规则 2,因为对于集合中的每个元素,该元素加一也在集合中。事实上,即使是实数集也满足前两条规则,而且它有无数个你不需要的“额外”元素。

只有规则 3 阻止您向集合中添加任意额外元素,即集合必须是可能的最小元素。

【讨论】:

    【解决方案2】:

    前两个要求不能确定某些元素不在集合中。虽然我们保证有 1,但集合没有理由不包含 1.649。

    显然,我们希望自然数集是唯一的,并且只有 {0, 1, ...},因为我们需要能够对所有自然数进行断言。

    举例来说,我们希望能够做出的一个基本陈述是,任何自然数要么是自然数的后继,要么是 1。从集合中的另一个数开始的等价链无济于事那个。

    【讨论】:

      【解决方案3】:
      (1) 1 is a natural number`
      (2) If N is a natural number, than N+1 is a natural number as well
      

      这是一个蕴涵,而不是等价。这就是说 - 如果对于任何数字,这些条件成立,它就是一个自然数。它没有说明是否还有其他自然数。

      (3) N is the smallest set satisfying (1) and (2)
      

      这恰恰说明了前两个条件令人筋疲力尽。不仅每个满足它们的数字都是自然的,而且 - 任何不满足它们的数字都是不自然的。

      条件 (3) 也可以改写为

      Every natural number can be obtained by a finite number of applications of (2) on (1)

      或者干脆

      Nothing else is a natural number

      【讨论】:

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