diff --git a/docs/mathematik/mengenlehre/1_logik.md b/docs/mathematik/mengenlehre/1_logik.md new file mode 100644 index 0000000..17981d6 --- /dev/null +++ b/docs/mathematik/mengenlehre/1_logik.md @@ -0,0 +1,7 @@ +--- +title: Elemente der Logik +tags: [mathematik, mengenlehre, logik] +sidebar_position: 1 +--- + +WIP \ No newline at end of file diff --git a/docs/mathematik/mengenlehre/2_mengen.md b/docs/mathematik/mengenlehre/2_mengen.md new file mode 100644 index 0000000..ac1c4f4 --- /dev/null +++ b/docs/mathematik/mengenlehre/2_mengen.md @@ -0,0 +1,7 @@ +--- +title: Mengenbildung und Mengenalgebra +tags: [mathematik, mengenlehre, mengenbildung, mengenalgebra] +sidebar_position: 2 +--- + +WIP \ No newline at end of file diff --git a/docs/mathematik/mengenlehre/4_verallgemeinerte_relationen.md b/docs/mathematik/mengenlehre/4_verallgemeinerte_relationen.md new file mode 100644 index 0000000..fa1df6c --- /dev/null +++ b/docs/mathematik/mengenlehre/4_verallgemeinerte_relationen.md @@ -0,0 +1,7 @@ +--- +title: Verallgemeinerte mengentheoretische Relationen +tags: [mathematik, mengenlehre, relation] +sidebar_position: 4 +--- + +WIP \ No newline at end of file diff --git a/docs/mathematik/mengenlehre/5_endlichkeit.md b/docs/mathematik/mengenlehre/5_endlichkeit.md new file mode 100644 index 0000000..a770c90 --- /dev/null +++ b/docs/mathematik/mengenlehre/5_endlichkeit.md @@ -0,0 +1,7 @@ +--- +title: Endlichkeit und Kardinalzahlen +tags: [mathematik, mengenlehre, endlichkeit, unendlichkeit, kardinalität, kardinalzahlen, mächtigkeit] +sidebar_position: 5 +--- + +WIP \ No newline at end of file diff --git a/docs/mathematik/mengenlehre/_category_.json b/docs/mathematik/mengenlehre/_category_.json new file mode 100644 index 0000000..4a8c052 --- /dev/null +++ b/docs/mathematik/mengenlehre/_category_.json @@ -0,0 +1,4 @@ +{ + "position": 1, + "label": "Mengenlehre" +} \ No newline at end of file diff --git a/docs/mathematik/mengenlehre/mengenlehre.md b/docs/mathematik/mengenlehre/mengenlehre.md new file mode 100644 index 0000000..51ae9ef --- /dev/null +++ b/docs/mathematik/mengenlehre/mengenlehre.md @@ -0,0 +1,129 @@ +--- +title: Mengenlehre? +tags: [mathematik, mengenlehre, menge, definition] +sidebar_position: 1 +--- + +# Mengenlehre +## Themen +In diesem Teil möchte ich über folgende Themen sprechen: + +1. [Elemente der Logik](logik) +2. [Mengenbildung und Mengenalgebra](mengen) +3. [Relationen und Abbildungen](relationen) + 1. [Kartesisches Produkt](relationen/kartesisches_produkt) + 2. [Abbildungen](relationen/abbildungen) + 3. [Äquivalenzrelationen](relationen/aequivalenzrelationen) + 4. [Ordnungsrelationen](relationen/ordnungsrelationen) +4. [Verallgemeinerte mengentheoretische Relationen](verallgemeinerte_relationen) +5. [Endlichkeit und Kardinalzahlen](endlichkeit) + +## Über die Mengenlehre +Die Logik und die Mengenlehre sind eng miteinander verknüpft und bilden die allgemeinen Grundlagen der Mathematik. +Sie wurde von [Georg Cantor](https://de.wikipedia.org/wiki/Georg_Cantor) im 19. Jahrh. begründet. +Cantor definierte dabei, was man unter einer *Menge* versteht und untersuchte diese Strukturen dann insbesondere deren *Mächtigkeit*. +Der Begriff der *Unendlichkeit* wurde dabei von ihm in besonderem Maße geprägt. + +[David Hilbert](https://de.wikipedia.org/wiki/David_Hilbert), einer der bedeutendsten Mathematiker der Neuzeit, sagte einst: + +> Aus dem Paradies, das Cantor uns geschaffen, soll uns niemand vertreiben können. +> +> — David Hilbert + +Allerdings führte das Cantor'sche Modell der Mengenlehre, die *naive Mengenlehre* auch zu *Antinomien* (Widersprüchen). +[Bertrand Russell](https://de.wikipedia.org/wiki/Bertrand_Russell) entdeckte diese Widersprüche und machte sie publik. +Die heutige Mathematik beruht auf einer axiomatisierten Mengenlehre und wird auch *Zermelo-Fraenkel-Mengenlehre* genannt. +Doch ist die naive Mengenlehre ein Teil der ZF-Mengenlehre und daher nach wie vor ein einfacher und guter Zugang. + +## Menge +:::note Menge + +Unter einer *Menge* verstehen wir jede Zusammenfassung $M$ von bestimmten wohlunterschiedenen Objekten $m$ +unserer Anschauung oder unseres Denkens zu einem Ganzen. + +::: + +Mengen werden dabei mit den *Mengenklammern* $\{$ und $\}$ aufgeschrieben. +Außerdem wird das Symbol $\in$ dafür verwendet um zu beschreiben, dass ein *Element* $m$ zu einer Menge $M$ gehört: $m \in M$. +Dagegen wird $\notin$ dafür verwendet, um zu beschreiben, dass ein Element $n$ nicht zur Menge $M$ gehört: $n \notin M$. + +### Beispiele für Mengen +#### Ziffern 0 bis 5 +Die Menge der Ziffern *0* bis *5*: +$$ +Z = \{ 0, 1, 2, 3, 4, 5 \} +$$ +Dabei gilt z.B. $1 \in Z$ und $4 \in Z$, aber nicht $8 \in Z$, also $8 \notin Z$. + +#### Ballarten +Folgendes könnte eine Menge von verschiedenen, aber nicht allen Ballarten sein: +$$ +B = \{ \text{Fußball}, \text{Tennisball}, \text{Baseball} \} +$$ +Es gilt z.B. $\text{Fußball} \in B$ und $\text{Basketball} \notin Z$. + +### Antinomien +Diese *naive* Auffassung von Menge birgt allerdings Widersprüche, auch *Antinomien* genannt. + +#### Russell'sche Menge +:::note Russell'schen Menge + +Menge aller Mengen, die sich nicht selbst als Element enthalten. + +::: + +Sei die (russell'sche) Menge $X$ dadurch definiert, dass für alle Mengen $A$ gilt: +$$$ +A \in X \text{ genau dann, wenn } A \notin A +$$$ + +:::danger Aber gilt nun $X \in X$? + +Für $A := X$ erhält man den Widerspruch +$$ +X \in X \text{ genau dann, wenn } X \notin X +$$ + +::: + +Das funktioniert eben nicht: Wenn die Menge $X$ in $X$ selbst als Element liegt, dann darf sie aber nicht in $X$ liegen, +da wir die Menge $X$ ja gerade so definiert haben, dass sie nur die Mengen enthält, die sich nicht selbst enthalten. +Andersherum heißt es, dass wenn $X$ nicht in $X$ ist, dann müsste sie in $X$ liegen wegen der Definition von $X$. + +#### Barbier von Sevilla +Ein anderes Beispiel ist die Anekdote vom *Barbier von Sevilla*, die ebenfalls von Russell stammt. + +:::note Barbier von Sevilla + +Der Barbier $B$ ist derjenige Mann von Sevilla, der genau die Männer $M$ von Sevilla rasiert, die sich nicht selbst rasieren. + +::: + +Wir sagen nun, dass der Barbier $B$ sei. +Der Barbier ist aber an sich keine Menge. +Die Anekdote kann man auch so formulieren, dass wir wieder nur "richtige" Mengen haben. +Für jetzt bezeichnen wir aber einfach die symbolische Schreibweise $M \in B$ als "*$M$ wird vom Barbier $B$ rasiert*". +Damit erhalten wir folgende Beziehung: +$$$ +M \in B \text{ genau dann, wenn } M \notin M +$$$ + +:::danger Rasiert der Barbier sich selbst? + +Für $M := B$ erhält man den Widerspruch +$$ +B \in B \text{ genau dann, wenn } B \notin B +$$ + +::: +Also wenn der Barbier sich selbst rasiert, dann dürfte er sich ja nicht selbst rasieren, da er ja nur die rasiert, +die sich nicht selbst rasieren. +Aber wenn der Barbier sich nicht selbst rasiert, dann müsste er sich ja entsprechend der Definition selbst rasieren. +Das funktioniert auch also nicht. + +Cantor hat mit der naiven Mengenlehre einen großen Baustein der Mathematik geschaffen, auf dem die ganze Mathematik aufbaut. +Er hat außerdem den Begriffen Endlichkeit und Unendlichkeit Leben eingehaucht. +Doch hat sein Modell Schwächen, sodass man ein wenig daran arbeiten musste. +Viele weitere Dinge der Mengenlehre werden in den nächsten Kapiteln behandelt. +Bevor wir aber mit Mengen an sich weiter machen, folgt erstmal eine kurze Einführung in die Logik auf der die weiter Mengenlehre aufbaut. +Außerdem bildet die Logik das Fundament der mathematischen Beweise, die uns garantieren, dass Erkenntnisse eine allgemeine Gültigkeit haben. \ No newline at end of file diff --git a/docs/mathematik/mengenlehre/relationen/1_kartesisches_produkt.md b/docs/mathematik/mengenlehre/relationen/1_kartesisches_produkt.md new file mode 100644 index 0000000..1bfad2d --- /dev/null +++ b/docs/mathematik/mengenlehre/relationen/1_kartesisches_produkt.md @@ -0,0 +1,7 @@ +--- +title: Kartesisches Produkt +tags: [mathematik, mengenlehre, relation, kartesisches produkt] +sidebar_position: 1 +--- + +WIP \ No newline at end of file diff --git a/docs/mathematik/mengenlehre/relationen/2_abbildungen.md b/docs/mathematik/mengenlehre/relationen/2_abbildungen.md new file mode 100644 index 0000000..210935c --- /dev/null +++ b/docs/mathematik/mengenlehre/relationen/2_abbildungen.md @@ -0,0 +1,7 @@ +--- +title: Abbildungen +tags: [mathematik, mengenlehre, relation, abbildungen] +sidebar_position: 2 +--- + +WIP \ No newline at end of file diff --git a/docs/mathematik/mengenlehre/relationen/3_aequivalenzrelationen.md b/docs/mathematik/mengenlehre/relationen/3_aequivalenzrelationen.md new file mode 100644 index 0000000..b42b68b --- /dev/null +++ b/docs/mathematik/mengenlehre/relationen/3_aequivalenzrelationen.md @@ -0,0 +1,7 @@ +--- +title: Äquivalenzrelationen +tags: [mathematik, mengenlehre, relation, äquivalenzrelation, äquivalenz] +sidebar_position: 3 +--- + +WIP \ No newline at end of file diff --git a/docs/mathematik/mengenlehre/relationen/4_ordnungsrelationen.md b/docs/mathematik/mengenlehre/relationen/4_ordnungsrelationen.md new file mode 100644 index 0000000..35fdf5a --- /dev/null +++ b/docs/mathematik/mengenlehre/relationen/4_ordnungsrelationen.md @@ -0,0 +1,7 @@ +--- +title: Ordnungsrelationen +tags: [mathematik, mengenlehre, relation, ordnung, ordnungsrelation] +sidebar_position: 4 +--- + +WIP \ No newline at end of file diff --git a/docs/mathematik/mengenlehre/relationen/_category_.json b/docs/mathematik/mengenlehre/relationen/_category_.json new file mode 100644 index 0000000..60e47de --- /dev/null +++ b/docs/mathematik/mengenlehre/relationen/_category_.json @@ -0,0 +1,4 @@ +{ + "position": 3, + "label": "Relationen und Abbildungen" +} \ No newline at end of file diff --git a/docs/mathematik/mengenlehre/relationen/relationen.md b/docs/mathematik/mengenlehre/relationen/relationen.md new file mode 100644 index 0000000..47fbc9f --- /dev/null +++ b/docs/mathematik/mengenlehre/relationen/relationen.md @@ -0,0 +1,7 @@ +--- +title: Relationen und Abbildungen +tags: [mathematik, mengenlehre, relationen, abbildungen] +sidebar_position: 1 +--- + +WIP \ No newline at end of file