Inhalt: |
Für Leibniz waren die mathematische Argumentation und das
mathematische Rechnen das Idealbild des rationalen Diskurses: er schlug
mit seinem Aufruf calculemus! vor, Meinungsverschiedenheiten durch
Berechnung aufzulösen, indem man die Fragen in Mathematik
übersetzt und dann durch eine Rechnung objektiv beantwortet. In den
darauffolgenden Jahrhunderten kam man diesem Leibnizschen Ideal immer
näher: heutzutage sind Maschinen in der Lage, viele Argumentationen
nachzuvollziehen, zu überprüfen, und auch selbst
durchzuführen.
In dieser Vorlesung wollen wir die mathematischen Grundlagen dieser
Entwicklung betrachten: wir fangen mit der aus der Vorlesung Grundlagen
der Mathematik bekannten Aussagenlogik an und entwickeln den Begriff der
algebraischen Struktur und seine grundlegenden theoretischen
Eigenschaften. Danach betrachten wir eine besondere algebraische
Struktur, die sogenannten Booleschen Algebren, und untersuchen den
Zusammenhang zwischen Aussagenlogik und diesen Algebren.
Im letzten Teil der Vorlesung betrachten wir andere Systeme des
Argumentierens, wie z.B. die aristotelische Syllogistik oder
intensionale Logiken als algebraische Strukturen.
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Ablauf:
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Montag, 9. April 2018
| Erste Vorlesung. Das Leibnizsche calculemus: Arithmetisierung und Automatisierung von Argumentation.
Aristotelische Syllogistik. Der vereinfachte Leibnizkalkül für die Syllogistik. Potenzmengenalgebren. Begriffsalgebren.
Übungsblatt #1 (Präsenzaufgaben für die Übung am 11. April 2018).
Übungsblatt #2 (Abgabe: 18. April 2018):
Studentische Lösungen.
| Montag, 16. April 2018
| Zweite Vorlesung (vertreten durch Herrn Dr. Khomskii).
Das logische Quadrat: Begriffe "konträr", "subkonträr", "kontradiktorisch",
"subaltern". Das logische Sechseck. Wiederholung Aussagenlogik. Wahrheitstafeln.
Tautologien.
Tafelbild der zweiten Vorlesung.
Übungsblatt #3 (Präsenzaufgabe für die
Übung am 18. April 2018 und Hausaufgaben zur Abgabe am 25. April 2018):
Studentische Lösungen.
| Montag, 23. April 2018
| Dritte Vorlesung.
Begriffe und ihr Informationsgehalt. Binäre Relationen: Reflexivität, Transitivität, Anti-Symmetrie, Linearität.
Partielle Ordungen. Lineare Ordnungen. Unterordnungen. Die duale Ordnung. Hasse-Diagramme und ihre Interpretation. Der
reflexiv-transitive Abschluß einer Relation.
Übungsblatt #4 (Präsenzaufgabe für die
Übung am 25. April 2018 und Hausaufgaben zur Abgabe am 2. Mai 2018).
Studentische Lösungen.
| Montag, 30. April 2018
| Vierte Vorlesung.
Hasse-Diagramme beschreiben partielle Ordnungen. Ordnungserhaltende Abbildungen und Isomorphismen.
Ketten und Antiketten. Größte, kleinste,
maximale und minimale Elemente. Obere und untere Schranken. Kleinste obere und größte untere Schranken.
Übungsblatt #5 (Präsenzaufgabe für die
Übung am 2. Mai 2018 und Hausaufgaben zur Abgabe am 9. Mai 2018).
Musterlösungen.
| Montag, 7. Mai 2018
| Fünfte Vorlesung.
Beispiele von kleinsten oberen und größten unteren Schranken und von partiellen
Ordnungen, in denen diese nicht existieren. Verbände: partielle Ordnungen, in denen
für je zwei Elemente eine kleinste obere und eine größte untere Schranke
existieren. Jede lineare Ordnung ist ein Verband. Jede Mengenalgebra ist ein Verband.
Operationen auf partiellen Ordnungen: disjunkte Vereinigung und Summe.
Übungsblatt #6 (Abgabe: 16. Mai 2018).
Studentische Lösungen.
| Montag, 14. Mai 2018
| Sechste Vorlesung.
Endliche Verbände haben größte und kleinste Elemente (unendliche nicht
notwendigerweise). Die Verbände Mn. Das Verbindungslemma.
Assoziativität und Kommutativität der disjunkten Vereinigung.
Assoziativität und Nichtkommutativität der Summe.
Produkte partieller Ordnungen. Die n-fache Potenz der Ordnung 2 ist isomorph
zur Potenzmengenalgebra über einer n-elementigen Menge.
Übungsblatt #7 (Abgabe: 30. Mai 2018).
Studentische und Musterlösungen.
| Montag, 21. Mai 2018
| Pfingstmontag
| Montag, 28. Mai 2018
| Siebte Vorlesung.
Abgeschlossenheit von Klassen partieller Ordnungen unter den drei Operationen disjunkte Vereinigung,
Summe und Produkt: lineare Ordnungen, Antiketten, Ordnungen mit kleinstem oder größtem Element,
Verbände. Algebraische Notation für kleinste obere und größte untere Schranken
(∨ und ∧). Wiederholung des Verbindungslemmas in der neuen algebraischen Notation.
Algebraische Gleichungen, die in Verbänden gelten: Kommutativität, Assoziativität,
Idempotenz und Absorption.
Übungsblatt #8 (Abgabe: 6. Juni 2018).
Studentische Lösungen.
| Montag, 4. Juni 2018
| Achte Vorlesung.
Verbandsstrukturen und Äquivalenz von Verbänden und Verbandsstrukturen: jeder Verband definiert eine
Verbandsstruktur und jede Verbandsstruktur definiert einen Verband. Unterverbände mit Beispielen: eine
Unterordnung eines Verbandes kann ein Verband sein, ohne ein Unterverband zu sein. Verbandsisomorphismen und ihre
Charakterisierung als Ordnungsisomorphism. Vollständige Verbände: jeder endliche Verband ist vollständig
und (Z,≤) ist nicht vollständig. Satz von Knaster-Tarski (ohne Beweis).
Übungsblatt #9 (Abgabe: 13. Juni 2018).
Studentische Lösungen.
| Montag, 11. Juni 2018
| Neunte Vorlesung.
Vollständige Verbände haben größte und kleinste Elemente. Beispiele
für unendliche nicht-vollständige Verbände. Endliche Teilmengen in
Verbänden mit kleinstem und größtem Element haben Infima und Suprema; also
sind endliche Verbände vollständig. Der Potenzmengenverband jeder Menge ist
vollständig: Beispiele unendlicher vollständiger Verbände. Beweis
des Satzes von Knaster & Tarski.
Anwendungen: Banachscher Zerlegungssatz und
Satz von Schröder-Bernstein (ohne Beweise).
Übungsblatt #10 (Abgabe: 20. Juni 2018).
Musterlösungen.
| Montag, 18. Juni 2018
| Zehnte Vorlesung.
Beweise des Banachschen Zerlegungssatz und des Satz von Schröder-Bernstein. Diskussion
der Abzählbarkeit der rationalen Zahlen: Diagonalisierungsargument liefert eine
Injektion von Q nach N; Schröder-Bernstein erlaubt es uns, eine Bijektion
zu finden. Begriffe, die durch Gleichungen definiert sind.
Georg Cantor—Der
Entdecker der Unendlichkeiten: MDR-Produktion vom 4. März 2018 in der ARD Mediathek
(Abzählbarkeit der rationalen Zahlen bei 12:20)
Übungsblatt #11 (Abgabe: 27. Juni 2018).
Studentische und Musterlösungen.
| Montag, 25. Juni 2018
| Elfte Vorlesung. Operationen auf Mengen: 0-stellige (Konstanten), 1-stellige, 2-stellige, n-stellige.
Algebraische Strukturen; Beispiele: Gruppen, abelsche Gruppen, Verbände, Ringe, Eins-Ringe.
Unterstrukturen.
Die geraden ganzen
Zahlen bilden einen Unterring von Z, aber keinen Unter-Einsring.
Produkte algebraischer Strukturen.
Terme und Gleichungen. Gültigkeit von
Gleichungen.
Übungsblatt #12 (Abgabe: 4. Juli 2018).
Studentische Lösungen.
| Montag, 2. Juli 2018
| Zwölfte Vorlesung. Einsetzung von Elementen einer
algebraischen Struktur in einen Term. Algebraische Begriffe;
Gleichungsdefiniertheit. Beispiele und evtl. Nicht-Beispiele: abelsche
Gruppen, Verbandsstrukturen, distributive Verbandsstrukturen,
Körper, endliche algebraische Strukturen, geradzahlige endliche
algebraische Strukturen. Unterstrukturen erfüllen alle Gleichungen,
die die Oberstruktur erfüllt: gleichungsdefinierte Klassen sind
unter Unterstrukturen abgeschlossen.
Folgerung: die Klasse der endlichen Gruppen mit gerader Anzahl von Elementen ist nicht gleichungsdefiniert.
Produkte erfüllen alle Gleichungen, die die Faktoren erfüllen (Beweis noch nicht volständig).
Musterklausur.
| Montag, 9. Juli 2018
| Dreizehnte Vorlesung.
| Montag, 16. Juli 2017
| Klausur. 14:15-16:00 (105 Minuten).
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