演绎推理与三段论
演绎推理从已经给定的前提,按有效规则得到结论。有效性说的是:只要前提都真,结论便不可能假;它并不自动保证前提本身符合现实。三段论是把两个关于类别的前提接成结论的一种传统形式。
一条从任意对象出发的推理
设 表示“ 是正方形”, 表示“ 是矩形”, 表示“ 是四边形”。已知 任取一个满足 的对象 。第一条前提给 ,第二条接着给 。由于 不是事先挑出的特例,可得 。用集合语言,它就是 。图形直观是三层包含关系,真正的证明则是对任意元素走完两次蕴含。
这类推理常被口头写成“所有正方形是矩形;所有矩形是四边形;所以所有正方形是四边形”。“所有 A 是 B”只给 ;不能倒过来推出“所有 B 是 A”。长宽不等的矩形就是反例。
两条常用的有效规则
若已知 及 ,可以推出 ,称为肯定前件。若已知 及 ,可以推出 ,称为否定后件;它使用原命题与逆否命题等价的关系。
若只有 和 ,不能推出 。设 为“整数 是 4 的倍数”, 为“ 为偶数”;取 , 真而 假。类似地,从 也不能推出 。把这两个错误与有效规则逐个用同一个数核对,比只记名称更稳妥。
前提、形式与数学事实
假设“所有素数都为奇数;2 是素数;因此 2 为奇数”。推理形式与上面的三段论相同,却有假的大前提——2 是偶素数。有效的形式不会把假的前提变成事实。数学证明既要检查每一步的推理形式,又要说明定义、公理或先前定理怎样支持前提。数学命题解释如何写清量词;直接证明与逆否证明把这些规则用于可完整复算的数论例子。