1871年,德國數學家康托爾第一次提出了實數的嚴格定義,其中加法交換律a+b=b+a是一條公理。因此,如果你說的交換律是指康托爾的實數系統的交換律的話,那麼它是不證自明的。如果用皮亞諾的五條公理則證明如下:皮亞諾公理用非形式化的方法敘述如下:Ⅰ 0是自然數;Ⅱ 每一個確定的自然數a,都有一個確定的後繼數a" ,a"也是自然數(數a的後繼數a"就是緊接在這個數後面的整數(a+1)。例如,1"=2,2"=3等等。)可是僅有這兩個公理還不夠完整地描述自然數,因為滿足這兩條的有可能不是自然數系統。比如考慮由 0, 1 構成的數字系統,其中1的後繼為0。這不符合我們對於自然數系統的期望,因為它只包含有限個數。因此,我們要對自然數結構再做一下限制:Ⅲ 0不是任何自然數的後繼數;但這裡面的漏洞防不勝防,此時仍不能排除如下的反例:數字系統 0, 1, 2, 3,其中3的後繼是3。看來,我們設定的公理還不夠嚴密。我們還得再加一條。Ⅳ如果b、c的後繼數都是自然數a,那麼b = c;最後,為了排除一些自然數中不應存在的數(如 0.3),同時也為了滿足一會兒制定運算規則的需要,我們加上最後一條公理。Ⅴ 設S⊆N,且滿足2個條件(i)0∈S;(ii)如果n∈S,那麼n"∈S。則S是全體自然數的集合,即S=N。(這條公理也叫歸納公理,保證了數學歸納法的正確性)加法定義:我們定義,加法是滿足以下兩種規則的運算:Ⅰ ∀m∈N,0 +m =m;Ⅱ ∀m,n∈N,n" +m = (n +m)"。交換律現證對任意的自然數n,下述命題為真:∀自然數m,m+n=n+m。由上一段知,對n=0命題為真。假設對命題對n成立,則對n"m+n"=m+(0+n)"=m+(0"+n)=m+(1+n)=(m+1)+n=m"+n=(m+n)"=(n+m)"=n"+m,命題也對。由公理Ⅴ,即知交換律成立。
1871年,德國數學家康托爾第一次提出了實數的嚴格定義,其中加法交換律a+b=b+a是一條公理。因此,如果你說的交換律是指康托爾的實數系統的交換律的話,那麼它是不證自明的。如果用皮亞諾的五條公理則證明如下:皮亞諾公理用非形式化的方法敘述如下:Ⅰ 0是自然數;Ⅱ 每一個確定的自然數a,都有一個確定的後繼數a" ,a"也是自然數(數a的後繼數a"就是緊接在這個數後面的整數(a+1)。例如,1"=2,2"=3等等。)可是僅有這兩個公理還不夠完整地描述自然數,因為滿足這兩條的有可能不是自然數系統。比如考慮由 0, 1 構成的數字系統,其中1的後繼為0。這不符合我們對於自然數系統的期望,因為它只包含有限個數。因此,我們要對自然數結構再做一下限制:Ⅲ 0不是任何自然數的後繼數;但這裡面的漏洞防不勝防,此時仍不能排除如下的反例:數字系統 0, 1, 2, 3,其中3的後繼是3。看來,我們設定的公理還不夠嚴密。我們還得再加一條。Ⅳ如果b、c的後繼數都是自然數a,那麼b = c;最後,為了排除一些自然數中不應存在的數(如 0.3),同時也為了滿足一會兒制定運算規則的需要,我們加上最後一條公理。Ⅴ 設S⊆N,且滿足2個條件(i)0∈S;(ii)如果n∈S,那麼n"∈S。則S是全體自然數的集合,即S=N。(這條公理也叫歸納公理,保證了數學歸納法的正確性)加法定義:我們定義,加法是滿足以下兩種規則的運算:Ⅰ ∀m∈N,0 +m =m;Ⅱ ∀m,n∈N,n" +m = (n +m)"。交換律現證對任意的自然數n,下述命題為真:∀自然數m,m+n=n+m。由上一段知,對n=0命題為真。假設對命題對n成立,則對n"m+n"=m+(0+n)"=m+(0"+n)=m+(1+n)=(m+1)+n=m"+n=(m+n)"=(n+m)"=n"+m,命題也對。由公理Ⅴ,即知交換律成立。