【ソードシールド】Noahʼs Arkのコメント a564239befc84e7c6d981d78c6783bfb【ポケモン剣盾】

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定理4 f(1)=suc(a),f(suc(x))=suc(f(x)) を満たす関数 f と,g(1)=suc(b),g(suc(x))=suc(g(x)) を満たす関数 g を定義すると,f(b)=g(a).(つまり f(b)=a+b,g(a)=b+a に対して和の交換律 a+b=b+a が成り立つ.)
証明 a, b に関する数学的帰納法.
a=0 について,定理1,2 より成り立つ.
a で成り立つと仮定する.
 b=0 なら定理 1,2 より成り立つ.
 f(b)=g(a) と仮定.f(suc(b))=suc(f(b))=suc(g(a))=f(suc(a)) より f(suc(b))=f(suc(a)) でも成り立つ.

定理2 g(1)=suc(0),g(suc(x))=suc(g(x)) を満たす関数 g を定義すると,g(a)=a.
(つまり g(a) の略記 0+a に対して,0+a=a となるから 0 は和の左単位元である.)
証明 a に関する数学的帰納法.
g(suc(x))=suc(g(x)) で x=0 を代入すると g(suc(0))=suc(g(0)),g(1)=suc(g(0)),suc(0)=suc(g(0)),公理4の対偶で 0=g(0)である.
x=a のとき,g(a)=a とすると,g(suc(x))=suc(g(x)) で x=a とすると,g(suc(a))=suc(g(a))=suc(a) より x=suc(a) でも成り立つ.
ゆえにすべての自然数 a で g(a)=a といえる.

定理1 f(0)=a (つまり f(0) の略記 a+0 に対して,a+0=a となるから 0 は和の右単位元である.)
証明 f(suc(x))=suc(f(x)) で x=0 を代入して f(suc(0))=suc(f(0)),suc(0)=1で左辺を置き換えて,f(1)=suc(f(0)).
f(1)=suc(a) で左辺を置き換えると,suc(a)=suc(f(0)).
公理4の対偶をとって,a=f(0) がいえる.

定義 suc(0)=1, suc(1)=suc(suc(0))=2, suc(2)=suc(suc(suc(0)))=3 などと略記する.
定義 f(1)=suc(a),f(suc(x))=suc(f(x)) を満たす関数 f を定義する.
この関数は,これから示すが自然数の和の法則を満たし,f(b) は a に b を加えた和 a+b を表すことがわかるので,f(b)=a+b と略記できる.

証明するには前提となる公理系が要請されていなければならない.
1+1=2 は自然数の範囲で示せばいいと思うので,ここではペアノの公理系を採用する.
公理1 自然数 0 (先頭元)が存在する.
公理2 任意の自然数 a にはその後者 (successor)、suc(a) が存在する.
公理3 0 はいかなる自然数の後者でもない(0 より前の自然数は存在しない).
公理4 異なる自然数は異なる後者を持つ:a ≠ b のとき suc(a) ≠ suc(b) となる.
公理5 0 がある性質を満たし,a がある性質を満たせばその後者 suc(a) もその性質を満たすとき,すべての自然数はその性質を満たす.(数学的帰納法)

「1 を足すことは 1 の次の数 2 を求めることだから成り立つ」
さらには
「1+1=2と決めた」
で十分なのだが,「証明を知りたい」という素人には,次のような「数学的記述」をして煙に巻く.
やっていることは「1に1を足したら 1の次の数 2 に等しい」というだけ。

数学の悪魔という著書に、
【そもそも1+1の証明による】
【1】が【1】である証明から入る流れの
問題がありましたね。
(〃ˋ•ω-)ꝺ゛

これ、如月氏に差し上げた顔文字です。
_(:3 ⌒゙)_ポリポリ…
他にもバリエーションは有ったはず。
(҂ˋ•∀⎼„)𘘘

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