Софизмы — Введение в математическую логику

• Что такое софизмы
• Как найти ошибку в софизме

Математики по опыту знают, что все нужно подвергать строгой проверке, даже самые очевидные аргументы и утверждения. Интуиция и невнимательность часто могут сбить с пути и привести к неверным выводам, например:

• Сидящий человек встал со стула
• Если человек встал, значит его можно считать стоящим
• Следовательно, сидящий человек стоит

По логике все верно, но разве можно сидеть и стоять одновременно?

Подобные ошибки иногда ускользают даже от самого бдительного глаза. Они называются математическими уловками или софизмами. С их помощью можно прийти к выводам, которые противоречат математическим законам и здравому смыслу.

Можно найти убедительное доказательство, что:

• Все люди на планете одного возраста
• Числа 5700 и 57 равны

В этом уроке мы поговорим о софизмах подробнее и научимся отыскивать ошибки в них.

Что такое софизмы

Софизмы — это неверный результат, который мы получаем в результате внешне правильных, но умозрительных рассуждений. Посмотрим, как софизмы работают на практике. Попробуем доказать, что 1 = -1:

• 1 = sqrt(1)
• sqrt(1) = sqrt(((-1)(-1)))
• sqrt((-1)(-1)) = sqrt(-1)*sqrt(-1)
• sqrt(-1)*sqrt(-1) = -1
• 1 = -1

С первого взгляда все правильно. Где же ошибка? Она кроется на третьем шаге:

sqrt((-1)(-1)) = sqrt(-1)*sqrt(-1)

В математике есть правило, по которому sqrt(ab) = sqrt(a)*sqrt(b). Но данное правило не работает, если a и b отрицательны — в нашем примере как раз такой случай. Таким образом, из-за одного ошибочного утверждения все доказательство из пяти шагов становится неверным.

Посмотрим на еще один пример. Здесь мы доказываем, что 1 доллар равен 1 центу:

• 1 доллар = 100 центов
• 100 центов = 10 центов × 10 центов
• 10 центов × 10 центов = 0.1 доллара × 0.1 доллара
• 0.1 доллара × 0.1 доллара = 0.01 доллара
• 0.01 доллара = 1 доллар

Это доказательство неверно, потому что в шагах нарушены правила действий с размерностями. Если мы возводим величину в квадрат, то по правилу размерность тоже нужно возвести в квадрат: 2 cm xx 2 cm = 4 cm^2. В примере выше этого не происходит: мы возводим в квадрат только значение 0.1, но забываем сделать то же самое с размерностью.

Как найти ошибку в софизме

Чтобы обнаружить заблуждение, нужно рассматривать каждый шаг доказательства по отдельности. Давайте рассмотрим еще один пример:

• Пусть x = 1
• Домножим обе части на x: x^2 = x
• Вычтем 1 из обеих частей: x^2 - 1 = x - 1
• Разделим обе части на x-1: frac((x^2 - 1))(x - 1) = 1
• Разложим левую часть по формуле: frac(((x - 1)(x + 1)))(x - 1) = 1
• Упростим: x + 1 = 1
• Вычтем 1 из обеих частей: x = 0
• Подставим значение x = 1: 1 = 0

Ошибка здесь неочевидна с первого взгляда:

• В шаге 2 умножаем обе стороны уравнения на x
• В шаге 4 происходит деление на x - 1
• В шаге 7 мы обнаружили, что шаг 2 привел уравнение к виду x = 0
• Возвращаемся к шагу 4 и видим ошибку: x - 1 = 0, хотя на ноль делить нельзя

Делаем вывод: именно четвертый шаг приводит к тому, что решение x = 0 остается единственным вариантом.

Аналогичным методом можно доказать, что любое число равно любому другому числу. Например:

• Определим значение переменной: x = 57000
• Вычтем: x - 57000 = 0
• Домножим на x + 200: (x - 57000)(x + 200) = 0
• Разделим на x - 57000: x + 200 = 0
• Получаем результат: x = -200

В этом уроке мы разобрались, как искать ошибки в софизмах — нужно пошагово разбирать решение и проходить всю последовательность шагов.

Навык работы с софизмами и их исправления очень важен для всех, кто работает с логикой, математикой и программированием. Он позволяет минимизировать ошибки и повышает качество финального решения.