數學中,濫用符號()雖然不嚴格,並非按數學符號的字面定義來運用,但有時能使數學論證更清晰,或引導讀者明白其,同時減少犯錯和增進理解。不過,符號是否嚴格使用,或上是否正確,很視乎時代和學科背景。某些用法,在某些場合算為濫用,在另一種背景下卻是嚴格正確。某理論在嚴格化前,若已引入新的符號,則該些符號是否屬濫用,就可能取決於時代,因為有時該理論發展後,邏輯根基得到鞏固,統一符號用法,而使符號變成嚴格正確。濫用符號不等於誤用符號,因為前者是表意與嚴格性兩方面的取捨,而後者則僅是錯誤,應當避免。誤用積分常數為後者一例。
相似的概念是濫用語文()或濫用術語(),此時濫用的是詞語,而非符號。例如,「表示」的正式含義,是由某個群 G 到某向量空間 V 上的一般線性群 \mathrm{GL}(V) 的群同態,但經常會將 V 稱為 G 的表示。另一個常見濫用,是稱兩個但不相等的物件為等同。類似還有:視常數函數與其值等同、視群(一個基集與其上二元運算組成的二元組)與其基集等同、視集合笛卡兒積\mathbb R^3與三維歐氏空間(配備幾何結構)等同。
集合與映射例子
函數寫法
許多教科書中,會寫「設函數 f(x) 為⋯⋯(填入關於 x 的式子)」。此為濫用符號,因為函數的名稱應為 f,而 f(x) 應表示函數 f 在其定義域中某處 x 的取值。嚴格的寫法為:「設 f 為函數,在 x 處取值為⋯⋯」或「設 f 為函數 x \mapsto \cdots」此種濫用非常廣泛,因為可簡化寫法,而嚴格的寫法可能顯得過於執着細節。
類似的濫用尚有「考慮函數 x^2 + x + 1⋯⋯」,因為 x^2 + x+1 並非函數,真正的函數是將 x 對應到 x^2+x+1 的運算,用匿名函數的寫法可將該函數寫成 x \mapsto x^2 + x + 1。同樣,此種濫用亦廣泛出現,因為避免拘泥小節,同時一般不會造成混淆。
數學結構
許多數學物件是由一個集合(通常稱為基集,)及其上的額外結構組成。此種結構可以是數學運算、關係或拓撲結構。經常濫用同一個符號,同時表示基集及整個數學結構(此現象稱為「壓參數」,其所以為濫用,是因為一般僅定義環上某矩陣的行列式,但向量 \mathbf i \in \mathbb R^3 與純量 a_1 \in \mathbb R 等不在同一環內(除非考慮幾何代數)。
倒三角算子
倒三角算子 \nabla 是將偏微分算子組裝成類似向量的形式:
:\nabla=\left(\frac{\partial}{\partial x},\,\frac{\partial}{\partial y},\,\frac{\partial}{\partial z}\right),
以便用向量運算表示梯度 \nabla f、散度 \nabla \cdot \boldsymbol v、旋度 \nabla \times \boldsymbol v。但是,倒三角算子並未齊備向量的全部性質,例如與其他向量的內積不可換。此觀點下,是濫用向量符號。
大O記號
使用大O符號時,常以 f(x) = O(g(x)) 表示「當 x 充分大時,f(x) 至多為 g(x) 的常數倍」。這可以看成濫用了等號,因為如所言,O(x) = O(x^2) 但 O(x^2) \neq O(x)。
主觀性
一種用法是否屬濫用符號,視乎學科背景和上下文。大部分數學科目中,以 f : A \to B 表示,皆算為濫用,但範疇論中則不一定,因為 f 在集合和偏函數構成的範疇中,確實是态射。
評價
尼古拉·布爾巴基在《數學原本》起首的「本書用法」中,稱任何數學書若不濫用語文或符號,則易拘於小節()甚至不堪卒讀()。陶哲軒認為,論文的嚴格論證中,所用符號應當明確而不含糊,但即使如此,仍允許一定程度的濫用符號。
參見
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註
參考資料
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