Entonces, a diferencia de lo que han escrito mis estimados colegas del Corán, es perfectamente posible estar en una situación en la que [matemáticas] 1 + 1 = 3 [/ matemáticas] sin redefinir [matemáticas] 1, 3 [/ matemáticas] o [matemáticas] + [/ matemática], y sobre esa base, para calcular [matemática] 1 ^ 2 [/ matemática], o al menos para entender cómo se calculará. Todo lo que necesitamos es redefinir el orden de los números naturales.
Esta situación incluso puede ocurrir en la vida real (aunque rara vez con las series infinitas necesitamos definir realmente la suma y la multiplicación). Imagine un amplificador de gama alta con muchas salidas para muchos altavoces. Digamos 10. Ahora imagine que están numerados, para una fácil referencia. La entrada de entrada para el primer orador será [matemática] 1 [/ matemática], la entrada de salida para el primer orador será [matemática] 2 [/ matemática], para la segunda [matemática] 3 [/ matemática], fuera para el segundo, [matemáticas] 4 [/ matemáticas], etc. Tenemos una serie de números naturales, [matemáticas] {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 , 13,14,15,16,17,18,19,20} [/ matemáticas]. Pero, como usted sabe, esas tomas generalmente se instalan en dos líneas, la entrada en la parte superior y la salida en la parte inferior. Entonces, si observa los números en el orden de lectura, tiene
[matemáticas] {1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,2,4,6,8,10,12,14,16,18,20} [/ matemáticas] (nosotros definirá un orden similar más tarde, más lógicamente).
En esa serie, ¿qué viene después de [matemáticas] 1 [/ matemáticas]? [matemáticas] 3 [/ matemáticas]. ¿Y cómo definimos agregar uno a un número? Mirando los números ordenados y tomando el siguiente. Entonces, en este ejemplo, si, por alguna razón, está mirando los conectores de entrada antes que los conectores de salida, en realidad tiene [matemática] 1 + 1 = 3 [/ matemática]. En otras palabras, [matemática] 1 + 1 = 2 [/ matemática] depende de cómo defina el orden de los números naturales, y no es tan simple, si desea comenzar desde cero (recuerde que toma 379 páginas de Whitehad y Principia Mathematica de Russell para poder formularlo como una hipótesis, y la demostración real solo llega al comienzo del volumen 2). Y aunque [math] 1 + 1 = 2 [/ math] es el orden natural, puede haber ocasiones en las que necesite redefinir ese orden (en otras palabras, cuál es el número “siguiente” y, en esa ocasión, para redefinir el resultado real de [matemáticas] 1 + 1 [/ matemáticas].
Entonces, lo que necesitamos es un conjunto de números naturales ordenados [math] \ mathbb K [/ math] tal que
- [matemáticas] 0 \ en \ mathbb K [/ matemáticas]
- [math] \ forall a \ in \ mathbb K, a = a [/ math]
- [math] \ forall (a, b) \ in \ mathbb K \ times \ mathbb K, a = b \ Leftrightarrow b = a [/ math]
- [math] \ forall (a, b, c) \ in \ mathbb K \ times \ mathbb K \ times \ mathbb K, a = b \ land b = c \ Leftrightarrow a = c [/ math]
- [math] \ forall (a, b), a \ in \ mathbb K \ land a = b \ Rightarrow b \ in \ mathbb K [/ math]
Y [math] \ mathbb K [/ math] está ordenado por una función sucesora [math] S [/ math] tal que
6. [math] \ forall a \ in \ mathbb K, S (a) \ in \ mathbb K [/ math]
7. [math] \ forall (a, b) \ in \ mathbb K ^ 2, a = b \ Leftrightarrow S (a) = S (b) [/ math]
8. [math] \ forall a \ in \ mathbb K, S (a) \ ne 0 [/ math]
Entonces podemos definir la suma recursivamente como tal
[math] \ forall a \ in \ mathbb K, a + 0 = a [/ math]
[math] \ forall (a, b) \ in \ mathbb K \ times \ mathbb K, a + S (b) = S (a + b) [/ math]
Y multiplicación recursivamente de la siguiente manera
[math] \ forall a \ in \ mathbb K, a \ times0 = 0 [/ math]
[math] \ forall (a, b) \ in \ mathbb K \ times \ mathbb K, a \ times S (b) = a + a \ times b [/ math]
Aunque [math] \ mathbb N [/ math] es tal conjunto, cualquier conjunto isomorfo a [math] \ mathbb N [/ math] también obedece a estos axiomas y, por lo tanto, nos permite definir la suma y la multiplicación.
Entonces, nos enfrentamos a dos situaciones, ya que la pregunta original no está clara.
Ya sea [matemáticas] 1 = S (0) [/ matemáticas]
[math] \ qquad [/ math] Un ejemplo de dicha función sucesora sería:
[matemáticas] \ qquad \ begin {cases} S (0) = 1 \\ S (1) = 3 \\ S (3) = 5 \\ S (5) = 7 \\ S (7) = 9 \\ S (9) = 2 \\ S (2) = 4 \\ S (4) = 6 \\ S (6) = 8 \\ S (9) = 2 \\ S (8) = 10 \\ \ forall k, p, q \ in \ mathbb K ^ * \ times \ mathbb K ^ * \ times {0,1,3,5,7,9,2,4,6}, S (k10 ^ p + q) = k10 ^ p + S (q) \\ \ forall k, p \ in \ mathbb K ^ * \ times \ mathbb K ^ *, S (k10 ^ p + 8) = S (k) 10 ^ p \ end {casos }[/matemáticas]
[matemáticas] \ qquad [/ matemáticas] Entonces tenemos
[matemáticas] \ qquad S (1) = 3 \ Leftrightarrow S (1 + 0) = 3 \ Leftrightarrow 1 + 1 = 3 [/ math]
[matemáticas] \ qquad [/ matemáticas] Más importante aún,
[matemáticas] \ qquad \ forall a \ in \ mathbb K, a \ times 1 = a + a \ times 0 = a [/ math]
[matemáticas] \ qquad 1 [/ matemáticas] es la identidad matemática, entonces
[matemáticas] \ qquad \ forall a \ in \ mathbb K \ setminus \ {0 \} [/ math]
[matemáticas] \ qquad 1 ^ n = \ displaystyle \ prod_ {k = 1} ^ a 1 = 1 [/ matemáticas]
[matemáticas] \ qquad [/ matemáticas] Y, en particular, [matemáticas] 1 ^ 2 = 1 [/ matemáticas]
Ahora, si no tenemos [matemáticas] 1 = S (0) [/ matemáticas],
[matemáticas] \ qquad [/ matemáticas] Entonces [matemáticas] 1 [/ matemáticas] no es la identidad matemática y no podemos ir más allá de
[matemáticas] \ qquad 1 ^ n = \ displaystyle \ prod_ {k = S (0)} ^ a 1 [/ matemáticas]
[matemáticas] \ qquad [/ matemáticas] y
[matemáticas] \ qquad 1 ^ 2 = \ displaystyle \ prod_ {k = S (0)} ^ 2 1 [/ matemáticas]
[matemáticas] \ qquad w [/ matemáticas] sin saber más sobre la función sucesora
[matemáticas] \ qquad [/ matemáticas] (tenga en cuenta que si sucede que [matemáticas] 2 = S (0) [/ matemáticas], tenemos [matemáticas] 1 ^ 2 = 1 [/ matemáticas]).