為什麼很多數學證明總要研發乙個新的概念或者理論來證明原命題,在原命題的體系內無法證明嗎?

時間 2021-05-31 07:31:37

1樓:jiaqi feng

我理解是證明的方式實在是太長了,不搞點新的概念或理論出來,證明起來實在是太長太煩了.人腦子估計同時放不下那麼多,所以定義幾個新概念方便人腦理解.

而且,這些新概念新理論在其他地方也很有用啊,省了很多交流的成本.

反之,一道積分題,我完全可以從1+1=0開始給你證明出來.你覺得你會喜歡這種方式嗎?

2樓:

因為很多時候前提加強了,結論也會跟著變強。如果在乙個新的前提下里能夠證明乙個更強的命題,就可以設法回到之前的背景來解決原始更弱的命題。這並不是很深的數學,只是一般的現象。

在初等數學,如中學數學競賽就已經經常用到。

在「高等數學」常見的情況是為了證明乙個命題A1,考慮和這個命題相關的一系列命題A2, A3, A4等,然後加強A2,A3,A4的條件等到另一系列更強的命題B2,B3,B4等。如果能夠設法證明B100, 就有可能反推回去逐步證明A1。很多時候得到的B100已經和A1完全不一樣了,證明的思路也完全不同。

所以高等數學的證明,尤其是算術幾何,數論這樣的分支會很醜陋,看起來很「髒」。需要日後的拋光,打磨,修訂。最直接的原因就是證明的思路需要適用於一系列命題(B1,B2,....

,B100),而不僅僅是A1乙個單獨的例子。

所謂的「體系」一般來說只是乙個人為的構造,在數學上沒有具體的價值。我們碰到乙個問題不應該關注它具體在什麼「體系」,而應該分析這個問題具體關心的是什麼,如何分析它內在的性質來發展對應的方法。需要避免的是空泛的談論一些大理論,排斥自己學派之外的工作,盲目模擬,無所適從,因為沒有新想法創造出來的都是空洞的數學。

現在如果有人自稱自己工作所用的是「牛頓一派的微積分」,不是「後來伯努利一派的微積分」,因此做不了計算,只會讓人覺得荒唐。

3樓:

首先得說,題主舉的費馬大定理的例子不是很恰當。

其次,「很多數學證明」這個斷言我覺得不恰當。個人感覺,需要新理論的證明比不需要新理論的證明要少得多。

前面大家的回覆都將重點放在了「新理論」方面。我這裡提兩個個例子,它涉及的是提問的後半部分。

開始,Hadamard和 Vallée-Poussin 借助復分析給出了素數定理的證明。但有些人提出了疑問:難道這個限定在實數範圍內的命題真得借助複數的知識才能證明嗎?

後來,Selberg和Erdos給出了素數定理的乙個初等證明,將論證限定在了實數範圍內。

上世紀七十年代,Lovasz利用代數拓撲的工具證明了Kneser猜想。這個證明同時開創了乙個叫拓撲組合學的分支。本世紀初,Greene給出了乙個出人意料的簡單的證明,據說作者當時還是一名本科生。

(這方面完全不熟。這個例子是我前幾天無意中在網上看到的,敬請組合學人士指正。)

為什麼一些證明需要新理論呢?因為這個證明「夠簡單」,以至於提出證明的人只能想出它了。

4樓:

個人認為,新理論和舊理論(前提是「正確」的舊理論),多是一脈相承的。

舉例而言,同餘理論建立在整除的基礎之上,所有的同餘都可以用整除來代替。

但是大量的問題,用同餘更方便,並且能提供新的視角,比如同餘方程。

有句話說,用一次是個技巧,多用幾次就是例行公事。

新理論就是把舊理論中的特殊技巧選取出來,找出一般性,提純成新理論。

很多時候,你完全可以拒絕新的理論,採用舊的理論去敘述,只不過看起來體系更亂而已。

比如,常微分方程的初值問題解的存在唯一定理,你用古典的picard逼近,和你用完備度量空間的壓縮對映不動點定理,本質上是一樣的,但後者更一般化。

再如,如果你願意,你總可以不適用複數,用二元實數代替,代價是解析函式的理論更加瑣碎,複數提供了簡化的方便,為何不用呢?

新理論有時是對錯誤的舊理論的否定,但在近現代,通常是對舊理論的發展,是從以前沒有系統考慮過的思維方式中挖掘出一般性。為什麼有新概念,因為新概念有用。舊理論的自然發展,必然催生出新理論。

5樓:邵慶賢

正因為在原有的體系中難以直觀體現,所以許多定理和猜想才成為著名的難題。並不是說非要建立乙個新的體系去證明和研究,只是代表著不要拘泥於現有的體系之內。

數學與一些科學不同的地方就在於,只要某個體系在其內部是自洽的,那麼他就是對的。數學的體系並不需要實踐去驗證。也就是說,任何乙個體系只是認識和研究數學的工具和方法,沒有「原體系」和「新體系」之分,只有「常用」和「不常用」的分別。

就好比級數展開可以展開成泰勒級數亦可以展開成傅利葉級數,僅僅看哪種更方便更直觀而已。

我想表達的就是,並不是「非要」,而是「能抓住老鼠就是好貓」。

6樓:sixue

有些問題雖然問題本身完全是A領域的,但是他解決卻必須牽扯到A+領域比如把同乙個平面上的兩個全等三角形相互變換,如果兩個三角形的頂點順序不同,比如乙個順時針乙個逆時針,那麼在平面內是無法完成的。

但是如果在三維空間中解決就很簡單,只要在三維空間裡翻個個就可以這就是操作空間的擴充套件,使得原來很難的問題變得很簡單再比如,求解三次方程(還是四次方程,忘了-_-!)時,雖然三個解都是實數,但是他們的求根公式,在運算時卻必須進入虛數域。這曾經是讓數學不得不接受虛數的理由

7樓:屈竟通

這個問題超出我的能力了,超能力解答呈上:

1、新的概念、符號,有時就是新的工具,且在目標問題上比已有的工具更好使。不用新的概念可能也能解決問題,只不過會很麻煩,估計差不多相當於你每次要用時都臨時、重新、傻傻地、費墨地組裝一次新的工具。

2、新的概念、符號,有時是新發現的不變數,不變數就代表規律。所以新的概念有時是階段性成果的產物。常煮飯的,就知道 1.

2 的水公尺比例是不變數;會吃飯的,肚子差不多飽就收工了;懂大解的,在哪兒都都先脫褲子。心裡有譜好辦事。

3、新的概念、符號,有時是對現有數學物件的新的抽象,代表更高層次的視角。這也許是必需的,也許不是,而只是讓你更犀利罷了,當然你也可以認為「犀利是必需的,不犀利毋寧死」。而你一旦犀利起來,很可能問題就不是乙個乙個地解決,而是一類一類地消滅。

4、概念、符號,本身是用別的概念來定義的。所以新的概念、符號不一定是洋娃娃,也可以是本地種,只不過是重組、整合了一下。也可以說是就地取材,打造了一身前所未有的革命性裝備——想象各種「生活小竅門」的畫面。

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