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“混淆概念”导致《随机过程》理论在逻辑上不能自洽

已有 4017 次阅读 2023-7-7 16:55 |个人分类:随机过程|系统分类:科研笔记

数学理论是由一系列概念、判断和推理组成的逻辑演绎体系,必然要求理论内部在逻辑上自洽,不能出现自相矛盾的逻辑悖论,数学史上发生的三次重大数学危机都是由于逻辑悖论的出现而导致的

混淆概念是指在同一思维过程中,把两个完全不同的概念当作同一概念等同使用,因而违反同一律逻辑要求的逻辑错误。“混淆概念逻辑错误会破坏数学理论的逻辑完备性导致数学理论出现自相矛盾的结论(逻辑悖论在逻辑上不能自洽

牛顿在创立微积分理论时违反同一律逻辑要求∆x≠0∆x=0等同使用产生了贝克莱悖论破坏了微积分理论的逻辑完备性引发了一场持续150多年的第二次数学危机”,《微积分理论险被推翻

现有的随机过程教科书也违反同一律逻辑要求,将“随机变量”和“样本函数这两个内涵不同的概念等同使用而随机变量和样本函数具有不同的数学期望和方差因此导致随机过程理论内部出现自相矛盾的逻辑悖论,在逻辑上不能自洽

例如,《随机过程教科书使用随机变量样本函数这两个不同的概念来描述一个布朗粒子在t时刻的位移X(t)给出了下面的布朗运动定义(基本假设

X(t)为一个布朗粒子在t时刻的位移X(0)=0定义

1X(t)为平稳独立增量过程

2对于任意的t0X(t)N(0σ2 t)其中σ>0为常数

3X(t)t的连续函数

则称X(t)是参数为σ2的布朗运动

根据《随机过程教科书中给出的随机过程定义,随机变量X(t)是样本点ω的函数样本函数X(t)是时间t的函数

X(t)为随机变量,X(t)ω的函数则其数学期望和方差分别为

E[X(t)]= 0

D[X(t)]= σ2 t  

X(t) t的连续函数样本函数),则其数学期望和方差分别为

E[X(t)]= X(t)

D[X(t)]= 0

显然布朗运动定义本身在逻辑上不能自洽,表明随机过程布朗运动理论的基本假设隐含逻辑悖论必然会导致随机过程布朗运动理论在逻辑上也不能自洽。纠正《随机过程教科书中混淆概念的逻辑错误,将会引发一场库恩Kuhn科学革命的结构书中所描写的重大范式危机和重大范式变革

 

参考:

随机过程中的随机变量概念错误及纠正(后印本)

布朗运动理论中的反常问题及原因分析(后印本)




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