數學中什么叫定理

凡是可以判斷正誤的陳述句稱之為命題(proposition) , 例如“3比2大”,“兩條邊相等的三角形是兩底角也相等”,“英國的首都是倫敦”都是命題,并且判斷為正確,“平面上三角形內角和是170度” , 就是一句判斷為錯誤的命題 。
而“身高超過175算是高個子”就不是命題,因為這句話的正誤對不同人而言是不一樣的,“明早8點取一下快遞”就更不是命題了 。
正確的命題里面又區分為公理(axiom),公設(postulate),定理(theorem),定律(law),定則(rule)和原理(principal) 。這幾個概念的含義是不一樣的 。
公理指的是大家都認為是正確,但是卻又無法利用已有的結論來證明出的命題,例如“1+1=2”,“兩點之間直線最短”等等(當然,隨著數學不斷地深入發展,上面說的這兩個公理也是可以被其它更基礎的公理所證明的,但我們這里暫時不談) 。
【數學中什么叫定理】公設指的是大家不知道它是不是正確的,但是為了研究需要,我們就假定它是正確的這樣的命題 。比如大名鼎鼎的歐幾里得第五公設:“若兩條直線被一直線截得的一組同側內角之和小于二直角,則適當延長這兩條直線,必在和小于二直角的一側相交” 。而經濟學上公社用的更是廣泛,比如最著名的理性人假說(雖然叫假說,但實質是公設):所有人都是理性的 。即在面對同一個問題不同解決方案時,一定會選擇那個使自己收益最大的方案 。
定理指的是利用已知結論 , 通過邏輯推導得到的結論 。數學上除了公理外,所有的定理都是這么來的 。定理又分為三種,引理(Lemma),定理(Theorem)和推論(Corollary),這三種命題之間沒有嚴格的劃分,一般來說,用途較多,重要性較高的稱之為定理,證明一個重要性較高的定理所需要的不太重要的定理稱之為引理,由重要性較高的定理直接推導出來的定理稱為推論 。比如高等數學里面利用費馬定理來推拉格朗日中值定理,費馬定理就可以稱為一個小的引理 。
定律指的是人們通過對大自然或實驗進行觀察,所得到的一般規律 。它不是用已有結論邏輯推導出來的,而是歸納總結出來的 。例如開普勒三定律,它不是經過推理得到的 , 而是經過對大量天體與行星的運動的觀察,發現他們都遵循一個普遍的規律,于是總結出來開普勒三定律 。再比如牛頓運動三定律,萬有引力定律等等 。都是經過觀察或做實驗直得到的 。定律在物理學上出現的比較多 。
定則是人為規定的一種法則 。比如計算向量叉乘的右手定則 , 食指指向被乘向量,中指指向乘向量,那么我們就規定大拇指指的就是結果向量的方向 。當然人們規定這些法則不是盲目規定,而是根據自然界中的物理現象來規定的 。
原理有點類似于定律,它與定律之間的界限也不是很清晰,甚至還有一些原理有點類似于定理,因此它是上面所有概念中最模糊的一個 。它有時候指依賴自然觀察得到的規律,比如勒夏特列原理;有時候也只經過邏輯推導,比如說測不準原理 。
通過上述分析我們發現,一個理科學科里面都有可能包含上面所有的內容,而定理 , 當然不是只有數學中才有 。定理的產生靠的是邏輯推導,而數學就是邏輯推導的工具 。因此,但凡以數學為研究工具的學科里邊,肯定都包含大量定理 。比如物理學和經濟學,尤其以經濟學最多,比如經濟學上做比較靜態研究 , 即研究一個經濟過程中參數的變化對最優經濟產出結果的影響,最常用的工具——包絡定理

數學中什么叫定理