Изменения

Перейти к: навигация, поиск

Исчисление предикатов

115 байт добавлено, 09:24, 13 января 2012
Нет описания правки
аксиомы и правила вывода.
# 1. Язык. Добавим к языку исчисления высказываний новые конструкции с предикатами
и получим язык исчисления предикатов. Вот расширенная грамматика:
*<выражение>}&::=&\s{<импликация>}\\*<импликация>}&::=&\s{<дизъюнкция>} | \s{<дизъюнкция>} <tex> \rightarrow \s{</tex> <импликация>}\\*<дизъюнкция>}&::=&\s{<конъюнкция>} | \s{<дизъюнкция>} <tex> \vee \s{</tex> <конъюнкция>}\\*<конъюнкция>}&::=&\s{<терм>} | \s{<конъюнкция>} \& \s{<терм>}\\\s{*<терм>}&::=&\s{<предикат>} | \s{<предикат>} (\s{<аргументы>}) \\&|&<tex>\exists\s{</tex> <переменная><терм>} | <tex>\forall\s{</tex> <переменная><терм>}\\\s{*<аргументы>}&::=&\s{<переменная>}\\\s{*<аргументы>}&::=&\s{<переменная>,<аргументы>}\end{eqnarray*}\end{bnf}
Добавились 3 новых сущности:
\begin{enumerate}
\item \emph{индивидные} переменные --- мы будем записывать их маленькими латинскими буквами из начала алфавита
\item предикаты (они обобщили пропозициональные переменные)
\item кванторы: всеобщности ($\forall$) и существования ($\exists$).
\end{enumerate}
# (a) ''индивидные'' переменные --- мы будем записывать их маленькими латинскими буквами из начала алфавита (b) предикаты (они обобщили пропозициональные переменные) (c) кванторы: всеобщности (<tex> \forall </tex>) и существования (<tex> \exists </tex>). 2. Аксиомы. \begin{{Определение |definition}=Будем говорить, что переменная $<tex>y$ </tex> свободна для $<tex>x$ </tex> при подстановке в формулу $<tex>\psi$ </tex> (или просто свободна для подстановки вместо $<tex>x$</tex>), если после подстановки ни одно ее вхождение не станет связанным.\end{definition}}
Чтобы получить список аксиом для исчисления предикатов, возьмем все схемы
аксиом исчисления высказываний и дополним их следующими двумя схемами.
Здесь $<tex>x$ </tex> - переменная, $<tex>\psi$ </tex> - некоторая формула, $<tex>y$ </tex> - некоторая переменная.Запись $<tex>\psi[x := y]$ </tex> будет означать результат подстановки $<tex>y$ </tex> в $<tex>\psi$ </tex> вместо всех свободных вхождений $<tex>x$</tex>. Пусть $<tex>y$ </tex> свободно для подстановки вместо $<tex>x$</tex>.  (11) <tex>\forall{x}(\psi) \rightarrow (\psi[x := \alpha]) </tex>
\begin{tabular}{lll}(11) & $\forall{x}(\psi) \rightarrow (\psi[x := \alpha])$\\ (12) & $<tex>(\psi[x := \alpha]) \rightarrow \exists{x}(\psi)$\end{tabular}</tex>
Заметим, что если взять формулу $<tex>\exists x A(x,y)$</tex>, то по схеме аксиом (11),если игнорировать ограничение на свободу для подстановки, следующее утверждение должно быть тавталогиейтавтологией: $<tex> \forall y \exists x A(x,y) \rightarrow \exists x A (x,x)$</tex>. Однако, оно ей не является.
Все аксиомы, порожденные данными схемами в новом языке, мы назовем аксиомами исчисления
предикатов.
# 3. Правила вывода.
Пусть $<tex>x$ </tex> не входит свободно в $<tex>\phi$</tex>. Тогда рассмотрим следующие дополнительные
правила вывода исчисления предикатов:
\begin{tabular}{lll}$<tex> \inferfrac {(\phi) \rightarrow \forall{x}(\psi)}{(\phi) \rightarrow \forall{x}(\psi)}$ &</tex>$<tex> \inferfrac {\exists{x}(\psi) \rightarrow (\phi)}{\exists{x}(\psi) \rightarrow (\phi)}$\end{tabular}</tex>
Добавив эти схемы к схеме для правила Modus ponens исчисления высказываний,
мы сможем породить множество правил вывода.
\end{enumerate}
%<<Не входит свободно>> - это также важный вопрос.
%Вывод из гипотез также вполне можно расширить на исчисление предикатов.
\begin{{Определение |definition}=
Формальная система, составленная из указанного языка, множества аксиом и множества
правил вывода, называется исчислением предикатов.
\end{definition}}
Для задания оценки для выражения в исчислении предикатов необходимо
вместо оценки для переменных $<tex>f_P$ </tex> в исчислении высказываний ввестиоценку для предикатов: для каждого $<tex>k$</tex>-местного предиката $<tex>P^k_n$ </tex> определитьфункцию $<tex>f_{P^k_n}: D^k \rightarrow V$</tex>.
\begin{{Определение |definition}=Формула в исчислении предикатов общезначима, если она истинна на любом предметном множестве $<tex>D$</tex>,
при любой оценке предикатов, и при любых оценках свободных индивидных
переменных.
\end}} {{Определение |definition=Пусть имеется некоторое исчисление предикатов с множествомаксиом $A$, и пусть дан некоторый (возможно, пустой) список <tex>\Gamma</tex> ''замкнутых'' формул исчисления предикатов. Тогда, вывод формулы <tex>\alpha</tex> в исчислении с аксиомами <tex>A \cup \Gamma</tex> мы назовем выводом из допущений <tex>\Gamma </tex>, и будем записывать это как <tex>\Gamma \vdash \alpha </tex>.}}
\begin{definition}Пусть имеется некоторое исчисление предикатов с множеством
аксиом $A$, и пусть дан некоторый (возможно, пустой) список $\Gamma$ \emph{замкнутых}
формул исчисления предикатов. Тогда, вывод формулы $\alpha$
в исчислении с аксиомами $A \cup \Gamma$ мы назовем выводом из
допущений $\Gamma$, и будем записывать это как $\Gamma \vdash \alpha$.
\end{definition}
Обратите внимание на требование отсутствия свободных переменных в допущениях.
\begin{theorem}{Теорема|statement=
Исчисление предикатов корректно, т.е. любое доказуемое утверждение общезначимо.
\end{theorem|proof= Упражнение.}}
\begin{proof}Упражнение.\end{proof}
\begin{theorem}{Теорема|statement=
Теорема о дедукции. Если <tex>A \vdash B</tex>, то <tex> \vdash A \rightarrow B </tex>
\end{theorem} \begin{|proof}=
Доказательство разбором случаев. 3 старых случая те же, добавилось
2 новых правила вывода. Упражнение.\end{proof}}
\begin{theorem}{Теорема|statement=
Исчисление предикатов полно.
\end{theorem}|proof=Без доказательства.}}
[[Лекция 3 | <<]][[Лекция 5 | >>]]
Анонимный участник

Навигация