在自然数集中,依然尝试对乘法进行归纳性质的定义。
首先定义 $0\times x=0$,其次,$(m++)\times n=m\times n+n$。
这个定义同样是对称的,容易得到的是 $x\times 0=0$。
而对于另一方面,要证明 $m\times (n++)=m\times n+m$,对 $m$ 归纳,首先 $m=0$ 的情形 $0\times (n++)=0\times n+0$ 是显然成立的,然后在假定 $m\times (n++)=m\times n+m$ 成立的情况下证明 $(m++)\times (n++)=(m++)\times n+(m++)$,左边是 $m\times(n++)+(n++)$,根据假定化简为 $m\times n+m+(n++)$,右边是 $m\times n+n+(m++)$,显然这两边是相同的,归纳成立。
即 $a\times b = b\times a$。
证明中,对 $a$ 归纳,首先 $0\times b=b\times 0=0$。
假定 $a\times b = b\times a$,要证 $(a++)\times b=b\times (a++)$,左边是 $a\times b$,右边是 $b\times a+b$,由于已有假定 $a\times b=b\times a$,再用一个加法的消去律就可以完成证明。
归纳成立。
ps:我们现在为止的讨论中都没有涉及封闭性的讨论……也没有详细说明各种运算的边界情况,可以自己糊一下这些东西,比较无聊。
ps:在一些抽象代数的内容中,还有更有趣的东西……自己去找,我还没学。
即 $a(b+c)=ab+ac$,仍然使用归纳法,对于 $a=0$ 的情形是显然的。
所以假设 $a(b+c)=ab+ac$,要证明 $(a++)\times(b+c)=(a++)b+(a++)c$。
根据乘法的定义,左边是 $a(b+c)+b+c$,故归纳成立。
即 $(a\times b)\times c=a\times (b\times c)$,使用归纳法证明。
对 $a$ 归纳,$a=0$ 的情况显然成立。
假设 $(a\times b)\times c=a\times (b\times c)$,要证明 $((a++)\times b)\times c=(a++)\times (b\times c)$。
使用之前证明的分配律和交换律可以很容易知道等式两边相等。
归纳成立。
即通过 $ac=bc$ 和 $c\neq 0$ 两条,推出 $a=b$。
还是使用归纳法,对于 $c=1$ 的情形,显然成立。
假设已经能从 $ac=bc$ 推出 $a=b$,要证明从 $a(c++)=b(c++)$ 也能推出 $a=b$。
首先这个 $a(c++)=b(c++)$ 化为 $ac+a=bc+b$,由于 $ac=bc$,直接消去律。
归纳成立。
没意思,毕竟只是在自然数集里的东西。
至于带余除法衍生出的一些其他东西如同余理论,是数论的内容,这里不讲。