7.下面两句话,意思是一样的:
A.有一件展品,每个参观者都喜欢。
B.每个参观者,都喜欢一件展品。
8.下列两句话,意思是一样的:
A.有一个数,它比所有的正数都小。
B.对于所有的正数来说,都有一个数,比它们小。
7和8的两个判断,都是错误的。
这些句子都跟语言、逻辑有关。我们再看一个复杂点儿的。和“我班至少有两个学生是区三好学生”意义相反的句子是:A.我班至少有两个学生不是区三好学生;B.我班至多有一个学生是区三好学生;C.我班至少有一个学生是区三好学生;D.我班至多有两个学生是区三好学生。陈老师的测试结果显示,学生在“数学语言理解”上的成绩跟他们的数学成绩强相关,跟他们的语文成绩弱相关。初三那些数学成绩较差的学生,也搞不明白这些数学语言和逻辑。陈老师说,初中是学习数学语言的关键时期,有些学生不敢把自然语句“翻译”成带数学符号的方程,不敢设字母,这是抽象能力不足造成的障碍。
生活中的语言总会发生变化,我这个岁数的人,肯定做过类似的应用题——曙光电视机厂计划30天生产5400台电视机,实际上每天比计划多生产20台,照这样计算,完成原定的生产任务,要少用多少天?比我年轻点儿的人,应该做过类似的应用题——某公司改制成股份公司,原来注明是每个人平均入股,正式统计时有10人表示不参加,因此,其余每人要多负担1万元。到实际付款时,又有15人决定退出,这样,最后余下的人每人要再增加投资2万元,问该公司原有多少人准备入股?如果一个学生能理解什么叫“生产计划”,什么叫“股改”,那他也能理解什么叫“两数的平方和”,什么叫“两数的和的平方”。
我们都熟悉一种句型——“如果……,那么……”,陈老师说,数理逻辑中有一种叫“蕴涵”的运算,“如果……,那么……”就是蕴涵的语言外壳。“如果7=8,那么7+1=8+1”,即“如果P,那么Q”,P是假的,Q是真的,P蕴涵Q也会是真的。我们学反证法,就是在这个逻辑之下。比如要证明,“一条线的垂线,和与该直线相交的直线必然相交”,用反证法就要假设一条线的垂线和与该直线相交的直线是平行的。数学归纳法也是在这个逻辑之下。这个例子听上去略有些复杂,很多学生对数学语言产生困惑,好像是从学平面几何才开始的,但数学语言的出现可能比我们想象的要早。比如说,将“最多三天”“至少三天”及“少于三天”转化为数学语言,那就是小于等于3、大于等于3和小于3。
我看过一个视频,是北京人大附中李永乐老师用戴德金分割证明无限循环小数0.99999……等于1。戴德金分割将整个有理数分拆为两个非空集合A和B,A交B是空集,也就是说A和B之中没有重复的元素,A并B是有理数,如果a属于A集合,b属于B集合,则a小于b。这说的就是在数轴上切一刀,将有理数分成左右两个部分,这一刀可以切在任何一个地方。这样的分割之后,会有以下四种可能:其一是A中有最大,B中无最小;其二是A中无最大,B中有最小;其三是A中无最大,B中无最小;其四是A中有最大,B中有最小。A中有无最大,B中有无最小,这就是一套语言。以上四种语言描述都可以写成数学描述,需证明第四种情况不存在,而第三种情况就是那一刀切在了无理数上面,切在了有理数的间隙。戴德金说,他可以由此来定义整个实数,有理数的全体分割就构成了实数。如果对实数进行分割,则只会出现两种情况,A中有最大、B中无最小或者A中无最大、B中有最小。戴德金分割是定义实数的一种方法,是数学公理化之一种。
什么叫有理数,什么叫实数,需要确切的定义。什么叫自然数,什么叫加法,也需要确切的定义。但考虑到一年级小孩子没有那么强的逻辑能力和语言能力,我们就糊弄过去了。
不过,陈永明老师在《数学教学中的语言问题》中提醒我们——“力求词意确切,是研究数学教学语言的重要课题,这也是和数学严谨性相适应的。日常生活中,词的意思常常是通过解释来表达的,有的甚至只可意会。在数学里,反映数学概念的词的意义,一般是通过定义加以规定,也就是说,通过已经了解的概念来规定新概念的意义。概念的步步上溯,最终归结到几个原始概念,它们的意义是凭人类长期的经验来理解的,在现代数学里,则是采用公理化的方法加以规定。通过逻辑手段,也就是定义方法确定反映概念的词的意义,这保证了词的专义性,这是数学课中语言的主流。”
但是,陈老师说了,数学课中的词也有模糊的地方,我们会借用日常生活中的词;还有,许多带有数学特点的词也无法用定义来规定其意义,比如“内部”“邻近”“对应”等。
(小颖摘自微信公众号“三联少年刊”)