为什么说空集是任何集合的子集?是任何非空集合的真子集?

为什么说空集是任何集合的子集?是任何非空集合的真子集?

设 是集合,我们定义 当且仅当对所有的 ,如果 ,那么 ,也就是说 这是全称命题,我们考虑这个命题的否定,应当把全称量词改为特称量词,然后把结论 改为其否定,由于集合的确定性,要么 要么 ,所以其否定就是 ,那么这个命题的否定就是 现在设 ,命题 (似乎)并不好判断,因为这个命题是说对所有的 ,如果 ,那么 ,换而言之,我现在虽然确实找不到 ,但是这命题是说如果能找到这样的 ,那么 ,我没有满足这个命题“如果部分”的要求,那即便“那么部分”不成立,我也不能说这个命题有错。

但是,其否定 显然是错的,因为这是说存在某个 ,使得 ,但是明明压根不存在 ,空集显然是不包含任何元素的。所以原命题的否定是错的,从而原命题是对的,即

运用数理逻辑的知识,这是因为 等价于 ,而对于空集来说,蕴含式 的前件始终是假的,所以整个蕴含式是真的,从而这个命题是真的。这似乎表明“假命题能够推出一切命题”,这看起来匪夷所思。这里给出两种理解途径:

蕴含式可以被理解为一种承诺, 就是说如果 ,那么 。就如同美国总统的竞选演说,他承诺如果上任就会减税,只有一种情况我们可以斥责他是说谎,那就是他明明上任了却没有减税,其余的所有情况(上任并减税,不上任却减税或者不上任而减税)我们都没有权利指责他是在欺骗他人。

我们来体会什么是“假命题能推出一切命题”。下面我将用一个假命题 为基础,证明哥德巴赫猜想。用反证法,假设哥德巴赫猜想是错的,注意到 ,而根据自然数即加法的定义我们知道 ,这表明 ,然而根据自然数的定义 ,这产生了矛盾,所以我们的假设是错的,也即哥德巴赫猜想是对的。