量化子(全称命題・存在命題)と空集合

量化子(全称命題・存在命題)と空集合
量化子(全称命題・存在命題)は空集合も考慮すると次のようになる。

(1)

\[ \forall x\in\emptyset,P\left(x\right)\Leftrightarrow\top \]

(2)

\[ \exists x\in\emptyset,P\left(x\right)\Leftrightarrow\bot \]

(3)

\[ \forall x\in X,\top\Leftrightarrow\top \]

(4)

\[ \forall x\in X,\bot\Leftrightarrow\begin{cases} \top & X=\emptyset\\ \bot & X\ne\emptyset \end{cases} \]

(5)

\[ \exists x\in X,\top\Leftrightarrow\begin{cases} \bot & X=\emptyset\\ \top & X\ne\emptyset \end{cases} \]

(6)

\[ \exists x\in X,\bot\Leftrightarrow\bot \]

(7)

\[ \forall xP\left(x\right)\rightarrow\exists xP\left(x\right)\Leftrightarrow\exists x\top \] 空集合の場合は右辺は偽\(\bot\),空集合でない場合は真となる。

(1)

空集合の場合は\(\forall x\in\emptyset,P\left(x\right)\)は\(x\)となる元が1つもないので全ての元について\(P\left(x\right)\)は真となる。
故に題意は成り立つ。

(1)-2

\begin{align*} \forall x\in\emptyset,P\left(x\right) & \Leftrightarrow\forall x\in\emptyset,x\in\emptyset\rightarrow P\left(x\right)\\ & \Leftrightarrow\forall x\in\emptyset,\top\\ & \Leftrightarrow\top \end{align*}

(2)

空集合の場合は\(\exists x\in\emptyset,P\left(x\right)\)は\(x\)となる元が1つもないので1つも\(P\left(x\right)\)は真とはなれない。
故に題意は成り立つ。

(2)-2

\begin{align*} \exists x\in\emptyset,P\left(x\right) & \Leftrightarrow\exists x\in\emptyset,x\in\emptyset\land P\left(x\right)\\ & \Leftrightarrow\exists x\in\emptyset,\bot\\ & \Leftrightarrow\bot \end{align*}

(2)-3

対偶をとると、\(\left(\forall a\in\emptyset,\lnot P\left(a\right)\right)\Leftrightarrow\top\)となり、\(\lnot P\left(a\right)\)を\(P\left(a\right)\)と置きなおすと、\(\left(\forall a\in\emptyset,P\left(a\right)\right)\Leftrightarrow\top\)となり(1)となるので与式は成り立つ。

(3)

\(X\)が空集合でない場合は明らかに成り立つ。
\(X\)が空集合の場合は\(x\)になる元が1つもないので全ての元に付いて成り立っていて\(\top\)となる。

(4)

\(X\)が空集合でない場合は明らかに成り立つ。
\(X\)が空集合の場合は\(x\)になる元が1つもないので全ての元に付いて成り立っていて\(\top\)となる。

(5)

\(X\)が空集合でない場合は明らかに成り立つ。
\(X\)が空集合の場合は\(x\)になる元が1つもないので成り立っている元が1つもないので\(\bot\)となる。

(6)

\(X\)が空集合でない場合は明らかに成り立つ。
\(X\)が空集合の場合は\(x\)になる元が1つもないので成り立っている元が1つもないので\(\bot\)となる。

(7)

\begin{align*} \forall xP\left(x\right)\rightarrow\exists xP\left(x\right) & \Leftrightarrow\lnot\left(\forall xP\right)\lor\exists xP\\ & \Leftrightarrow\exists x\lnot P\lor\exists xP\\ & \Leftrightarrow\exists x\left(\lnot P\lor P\right)\\ & \Leftrightarrow\exists x\top \end{align*}

ページ情報
タイトル
量化子(全称命題・存在命題)と空集合
URL
https://www.nomuramath.com/egomo1cd/
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