Handwerkszeug fürs Mathematische Beweisen
Hier stelle ich eine Methode vor, um mathematische Beweise erstellen
und verstehen zu können.
Beweise sind oft in mathematischer Umgangssprache geführt,
angereichert mit Formeln. Die Argumentation in den Beweisen lässt
sich, wie gezeigt wird, auch formalisieren. Wir entwickeln ein
praktisches Verfahren, mit dem diese Beweisstruktur formelhaft
entwickelt werden kann. Dies ermöglicht, verschiede
Argumentationsstrukturen präzise zu formulieren, in einander
umzurechnen und so auch aus eigener Anschauung unterscheiden zu
können, ob eine Argumentation wirklich einen Beweis darstellt,
oder sich nur plausibel anhört. Wenn wir diese Zusammenhänge
verstanden haben können wir den Beweis auch wieder
umgangssprachlich aufschreiben und sind uns jetzt dabei der logischen
Schlüssigkeit besser bewußt.
Zum Verständnis für den folgenden Text sind Grundkenntnisse
in Aussagenlogik sinnvoll, es wird aber auch eine kurze Einführung
gegeben.
Kern dieses Dokuments sind die Kapitel Beweismethoden und
Umformungsregeln für Quantoren.
In Lehrbüchen die sich schwerpunktmässig mit mathematischer
Logik beschäftigen, werden meist wenig Anleitungen zum konkreten
Beweisen gegeben; dort ist es mehr das Ziel, die grundsätzlichen
Möglichkeiten der Logiken zu untersuchen und dabei wird meist nur
ein minimaler Satz von logischen Umformungsregeln betrachtet, der zum
praktischen Beweisen ungünstig ist, weil die Beweise dann zu lang
werden.
Hier versuche ich einen komfortableren Satz von Verfahren für
Beweisschritte anzugeben. Ich versuche die Methoden anschaulich zu
begründen, benutze aber oft nicht die formale Strenge, wie sie in
Logik Lehrbüchern benutzt wird.
Inhalt:
Kurzeinführung: Aussagenlogik
Hauptteil: Beweismethoden
Umformung für Quantoren
Formelsammlung: Aussagenlogik Prädikatenlogik
Mengenlehre Funktionen Ordnungsrelationen