文氏圖推理法

用圖形表示集合,首創於瑞士數學家歐拉。上一世紀末,英國邏輯學家文恩(venn,1834~1923)重新采用了這種辦法,把一個集合畫成一個圓。兩個集合的交集就用兩個相交圓的公共部分來表示;而兩個集合的並集,及集合A的補集,分別由上圖陰影部分表示。這樣的圖稱為文恩圖。

用文恩圖解一些有關集合的問題,常常可以收到意外的效果。

例如某班有學生45人,其中20人有兄弟,10人有姐妹,有兄弟又有姐妹的隻有1人。

問該班獨生子女有多少?

隻要畫出相應的文恩圖答案幾乎是一目了然。

用文恩圖作邏輯推理,大約是文思作為邏輯學家當初的本意。在三段論法中,我們從某些大前提和小前提出發得到了結論如:

【大前提】所有奇數的平方除以8餘1

【小前提】a為奇數

【結論】a2除以8餘1

每一個三段論法至少含有三個元素或集合。每一個元素或集合都在三段論法中出現兩次。如上例中含有:奇數集合除以8餘1的數的集合和元素數a。假定奇數的平方集合為E,除以8餘1的數的集合為M。

同樣,我們可以根據某些提供的前提,通過畫文恩圖做出結論。例如,對於前提:“有些女孩子愛逛街,所有愛逛街的人學習成績都不理想。”

假令A={女孩子}

B={愛逛街的人}

C={學習成績不理想的人}

由於前提告訴我們:“所有愛逛街的人學習成績都不理想”。又“有些女孩子愛逛街”,從而A與B必相交,容易根據上麵的關係畫出相應的文恩圖。

下麵的三段論法表明了另一種關係:

【大前提】早睡早起的人(A)身體好。

【小前提】有些孩子(C)身體不好(B)。

【結論】有些孩子沒有早睡早起。

由大前提知道,A、B不相交。由小前提知道B、C必相交,相應的文恩。推出的結論:“有些孩子沒有早睡早起”。

最後我們看一個頗為有名的路易斯卡洛爾推理的實例。

已知:

(l)房中所有注明日期的信都是用藍紙寫的;

(2)Mr·G寫的信都是用“親愛的”起始的;

(3)除Mr·Z以外沒有人再用黑墨水寫信;

(4)我能看的信都未收藏起來;

(5)隻有單頁信紙的信中無一是未注明日期的;

(6)未做記號的信都是用黑墨水寫的;

(7)用藍紙寫的信都收藏起來了;

(8)一頁以上信紙的信中無一是做記號的;

(9)以“親愛的”開頭的信無一是Mr·Z寫的。

求證:我不能看Mr·G寫的信。

【證明】令

P={注明日期的信}

Q={藍信紙的信}

R={墨水寫的信}

S={Mr·Z寫的信}

T={藏起來的信}

U={我能看的信}

V={單頁信紙的信}

W={做記號的信}

x={Mr·G寫的信}

Y={以“親愛的”開頭的信}

根據(l)—(9)的關係,我們可以畫出文恩圖。

由上一節故事中命題變換的等價性知道,上麵的關係可以換成等價的寫法。這意味著“Mr·G”寫的信應屬“我不能看的信”之列。