用符号表示分类 在这个话题,尝试用符号来表示分类。我们将看到,用符号表示分类,不仅能够更加清晰地表达分类,并且能够更加深刻地理解分类的标准、进而能够更加深刻地理解所要研究问题的性质。在问题4中曾经谈到,凡是不能用于构建分类标准的性质都是不重要的,或者说,凡是重要的性质必须是那些能够成为构建分类标准的性质。我们来分析这个问题。 用x表示所要研究的东西,称之为元素,用 Ω 表示所有元素所构成的集合。这样,符号x ∈ Ω 就表示x是一个属于集合 Ω 的元素[^56]。例如,要研究非0自然数(除去0以外的自然数),那么 x 就表示任意一个非0自然数,Ω 就表示所有非0自然数构成的集合。 令P表示一个与元素x有关的命题,为了讨论问题的方便,有时也用P表示性质或者标准;用A和B表示基于标准得到的两个集合,其中A表示满足标准P的那些元素构成的集合,B表示不满足标准P的那些元素构成的集合。例如,我们进一步讨论基于集合 Ω 的问题、即讨论所有非0自然数的问题。用P表示命题:能被2整除。那么,集合A就包含所有能被2整除的非0自然数,集合B就包含所有不能被2整除的非0自然数。 以上面所述的实例为背景,就可以给出分类标准的定义:性质P是分类标准的充分必要条件是集合A和B满足下面两个条件: A ∪ B = Ω 和 A ∩ B = φ, (A3) 其中 φ 表示空的集合、即不存在元素。在这个表达中,符号"∪"被称为"并",表示"或者"的意思,因此第一个等式表示:如果元素x∈A或者x∈B,则x∈Ω;反之,如果x∈Ω 则x∈A或者x∈B。符号"∩"被称为"交",表示"同时"的意思,0表示空集合,因此第二个等式表示:"属于集合A同时属于集合B"的元素不存在。 可以看到,前面例子中的集合A和B满足(A3),因为:一个非0自然数或者能被2整除、或者不能被2整除,二者必居其一,这是第一个等式;一个非0自然数不可能同时被2整除又不被2整除,这是第二个等式。因此对于集合 Ω,命题"能被2整除"可以作为分类的标准,因此对于非0自然数而言,这个命题是一个重要性质。 也可以看到,在分类的过程中,限定讨论问题的范围、即限定集合 Ω 是重要的,比如针对上面的例子,如果把讨论问题的范围限定在所有自然数,那么(A3)将不成立,因为自然数集合包括0:对于整除而言,0是一个特例。 有兴趣的读者可以尝试,小学数学教学中常见的性质都能按照这个方法进行分类。