Verwendung von "Wenn und Nur Wenn" in der Mathematik

Wenn Sie über Statistik und Mathematik lesen, taucht regelmäßig ein Satz auf: „Wenn und nur wenn.“ Dieser Satz kommt insbesondere in Aussagen mathematischer Theoreme oder Beweise vor. Aber was genau bedeutet diese Aussage?

Um „wenn und nur wenn“ zu verstehen, müssen wir zuerst wissen, was unter einer bedingten Aussage zu verstehen ist. Eine bedingte Aussage ist eine, die aus zwei anderen Aussagen gebildet wird, die wir mit P und Q bezeichnen werden. Um eine bedingte Aussage zu bilden, könnten wir sagen: "Wenn P, dann Q."

Das Folgende sind Beispiele für diese Art von Aussage:

• Wenn es draußen regnet, nehme ich meinen Regenschirm mit auf meinen Spaziergang.
• Wenn Sie hart lernen, erhalten Sie ein A.
• Wenn n ist also durch 4 teilbar n ist teilbar durch 2.

Drei weitere Anweisungen beziehen sich auf eine bedingte Anweisung. Diese werden die genannt umgekehrt, invers und kontrapositiv. Wir bilden diese Aussagen, indem wir die Reihenfolge von P und Q von der ursprünglichen Bedingung ändern und das Wort "nicht" für das Inverse und Kontrapositive einfügen.

Wir müssen hier nur das Gegenteil betrachten. Diese Aussage ergibt sich aus dem Original, indem man sagt "wenn Q dann P." Nehmen wir an, wir beginnen mit der Bedingung „Wenn es draußen regnet, dann ich Nimm meinen Regenschirm mit auf meinen Spaziergang. “ Die Umkehrung dieser Aussage lautet: „Wenn ich meinen Regenschirm auf meinem Spaziergang mitnehme, regnet es draußen."

Wir müssen dieses Beispiel nur betrachten, um zu erkennen, dass die ursprüngliche Bedingung logisch nicht mit ihrer Umkehrung identisch ist. Die Verwechslung dieser beiden Anweisungsformen ist als a bekannt Umkehrfehler. Man könnte einen Regenschirm mitnehmen, auch wenn es draußen nicht regnet.

Als weiteres Beispiel betrachten wir die Bedingung „Wenn eine Zahl durch 4 teilbar ist, ist sie durch 2 teilbar.“ Diese Aussage ist eindeutig wahr. Die Umkehrung dieser Aussage "Wenn eine Zahl durch 2 teilbar ist, ist sie durch 4 teilbar" ist jedoch falsch. Wir müssen uns nur eine Zahl wie 6 ansehen. Obwohl 2 diese Zahl teilt, tut 4 dies nicht. Während die ursprüngliche Aussage wahr ist, ist ihre Umkehrung nicht.

Dies bringt uns zu einer bikonditionalen Aussage, die auch als "wenn und nur wenn" -Anweisung bezeichnet wird. Bestimmte bedingte Anweisungen haben auch Converses, die wahr sind. In diesem Fall können wir eine sogenannte bikonditionale Aussage bilden. Eine bikonditionale Aussage hat die Form:

"Wenn P dann Q und wenn Q dann P."

Seit dem Konstruktion ist etwas umständlich, besonders wenn P und Q ihre eigenen logischen Aussagen sind, vereinfachen wir die Aussage einer Biconditional mit der Phrase "dann und nur dann, wenn." Anstatt "wenn P dann Q und wenn Q dann P" zu sagen, sagen wir stattdessen "P genau dann, wenn Q". Diese Konstruktion eliminiert einige Redundanz.

Ein Beispiel für den Ausdruck „genau dann, wenn“, der Statistiken enthält, ist nur eine Tatsache, die die Standardabweichung der Stichprobe betrifft. Die Stichprobenstandardabweichung eines Datensatzes ist gleich Null genau dann, wenn alle Datenwerte identisch sind.

Wir brechen diese bikonditionale Aussage in eine Bedingung und ihre Umkehrung. Dann sehen wir, dass diese Aussage beides bedeutet:

• Wenn die Standardabweichung Null ist, sind alle Datenwerte identisch.
• Wenn alle Datenwerte identisch sind, ist die Standardabweichung gleich Null.

Wenn wir versuchen, eine Bedingung zu beweisen, teilen wir sie meistens auf. Dies macht unseren Beweis aus zwei Teilen. Ein Teil, den wir beweisen, ist "wenn P dann Q." Der andere Teil des Beweises, den wir brauchen, ist "wenn Q dann P."

Biconditional Statements beziehen sich auf Bedingungen, die sowohl notwendig als auch ausreichend sind. Betrachten Sie die Aussage „Wenn heute ist Ostern, dann ist morgen Montag. " Heute ist Ostern ausreichend, um morgen Montag zu sein, dies ist jedoch nicht erforderlich. Heute könnte jeder andere Sonntag als Ostern sein, und morgen wäre immer noch Montag.

Der Ausdruck „wenn und nur wenn“ wird im mathematischen Schreiben häufig genug verwendet, um eine eigene Abkürzung zu haben. Manchmal wird die Bedingung in der Aussage des Satzes "genau dann, wenn" einfach auf "wenn" verkürzt. Somit wird die Aussage "P genau dann, wenn Q" zu "P iff Q".