العبارة (أو القضية) جملة إمّا صادقة (ص) وإمّا كاذبة (ك) — إحدى الحالتين لا غير. من العبارتين P و Q نكوّن:
- النفي ¬P («ليس P»)، وهو صادق تحديدًا عندما تكون P كاذبة؛
- العطف P∧Q («P و Q»)، وهو صادق تحديدًا عندما تكون العبارتان صادقتين؛
- الفصل P∨Q («P أو Q»)، وهو صادق تحديدًا عندما تكون إحداهما على الأقل صادقة (و«أو» هنا جامعة)؛
- الاستلزام P⟹Q، وهو كاذب تحديدًا عندما تكون P صادقة و Q كاذبة؛
- التكافؤ P⟺Q، وهو صادق تحديدًا عندما تحمل P و Q قيمة الحقيقة نفسها.
أمثلة
مثال 1.6 (نفي جمل رياضية مألوفة)
لتكن f:R→R. تُكتب الجملة «f متزايدة» هكذا
∀x∈R, ∀y∈R,x≤y⟹f(x)≤f(y),
ونفيها، حسب القضية 1.5 وبالقاعدة ¬(P⟹Q)⟺P∧¬Q:
∃x∈R, ∃y∈R,x≤y و f(x)>f(y):
فيكفي زوج شاهد واحد. وبالمثل تُكتب «f محدودة» ∃M∈R, ∀x∈R, ∣f(x)∣≤M، ونفيها
∀M∈R, ∃x∈R,∣f(x)∣>M:
مهما يكن الحاصر المقترح فثمّة نقطة تتجاوزه. والفكرة النافذة: لا يحتوي نفي صحيح قط على «ليس» مطبَّقة على كتلة مسوَّرة — بل هو عبارة إيجابية جديدة تتبادل فيها الأدوار: صار على المرء أن ينتج الشواهد التي كان يتلقّاها.
مثال 1.7 (ترتيب المسوِّرات)
ترتيب المسوِّرات المختلفة مهمّ:
∀x∈R, ∃y∈R, y>xصادقة (خذ y=x+1)،
∃y∈R, ∀x∈R, y>xكاذبة (لا يفوق أيّ عدد حقيقي جميع الأعداد الحقيقية).
في العبارة الأولى يجوز أن يتعلق y بالعنصر x؛ وفي الثانية يجب أن يفي y واحد بعينه بالغرض لكل x. أمّا المسوِّران المتماثلان فيتبادلان موقعيهما دائمًا.
مثال 1.13 (البرهان على الوجود الوحيد)
العبارة ∃!x, P(x) عبارتان اثنتان، يُبرهن على كلٍّ منهما على حدة: الوجود (بإبراز أو إنشاء x0 يحقق P(x0)) والوحدانية (نفترض P(x) و P(x′) ونستنتج x=x′). مثال على ذلك: يوجد عدد حقيقي وحيد x يحقق x3+x=2. الوجود: x0=1 يفي بالغرض لأن 1+1=2. الوحدانية: إذا كان x3+x=x′3+x′ فإن
0=(x3−x′3)+(x−x′)=(x−x′)(x2+xx′+x′2+1),
والعامل الثاني موجب (فهو يساوي (x+2x′)2+43x′2+1≥1)، ومنه x=x′. ولاحظ توزيع العمل: استعمل الوجود تخمينًا موفقًا، واستعملت الوحدانية جبرًا صالحًا لحلول كيفية — فلا تنوب إحدى الحجتين عن الأخرى، ونسيان النصف الثاني إغراء دائم بمجرد العثور على حلّ.