离散数学(屈婉玲)一阶逻辑等值演算与推理

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离散数学(屈婉玲)一阶逻辑等值演算与推理

2024-07-16 11:01| 来源: 网络整理| 查看: 265

前言

这节知识点比较重要吼,期末考试老喜欢考了~~

这个我尽量写的更加详细一点~

好好学哈

一阶逻辑等值式与置换规则

先引入定义等值式:

设A,B是一阶逻辑中任意两个任意公式,若AB是永真式,则称A与B等值,记作A B.称AB是等值式。

由定义可知,判断公式A与B是否等值,等价于判断公式A与B是否为永真式

同命题逻辑中一样,证明了一些常用的重要等值式,并用这些等值式推演出更多的等值式,这就是一阶逻辑等值演算的内容.

举个栗子:

 ∀xF(x)¬¬∀xF(x)  ∀x∃y(F(x,y)->G(x,y))¬¬∀x∃y(F(x,y)->G(x,y))

 

量词否定等值式:

可以如下直观解释

对于(1)“并不是所有的 都有性质 A”与“存在 没有性质 A”是一回事.

对于(2),“不存在有性质A 的”与“所有 都没有性质 A”是一回事

量词辖域收缩与扩张等值式

这部分等值式非常重要,并且使用时要求符合成立条件,即“A(x)是含自由变量x的公式、并且x不在B中出现”

量词分配等值式

进行等值演算,除以上基本等值式外,还有以下2 条规则:

1). 置换规则:

设Φ(A)是含A的公式, 那么, 若A⇔B, 则Φ(A)⇔Φ(B).

2). 换名规则 设A为一公式,将A中某量词辖域中个体变项的所有约束 出现及相应的指导变元换成该量词辖域中未曾出现过的个 体变项符号,其余部分不变,设所得公式为A’,则A’⇔A.

举个栗子 :

将下而公式化成等值的公式,使其不含既是约束出现又是自由出现的个体变项

.(1) ∀xF(x,y,z)一>∃yG(x,y,z)

(2)  ∀x(F(x,y)一>∃yG(x,y,z))

解:

(1) 公式中x,y 都是既约束出现,又自由出现的个体变项,可以通过换名消去这种情况∀xF(x,y,z)一>∃yG(x,y,z)

∀tF(t,y,z)一>∃yG(x,y,z)      (换名规则)

∀tF(t,y,z)一>∃wG(x,w,z)     (换名规则)

(2)公式中y既有约束出现,又有自由出现,需要处理.而x 只有约束出现,z只有自由出现,保持不变.∀x(F(x,y)一>∃yG(x,y,z)) ∀x(F(x,y)一>∃tG(x,t,z))        (换名规则)

再举个栗子:

证  (1) 取A(x)= F(x),B(x)= G(x),并证明∀x(F(x)VG(x)) ∀xF(x)V ∀xG(x)不 是永真式

,其中 F(x)和 G(x)是谓词变项.

取解释1为:

个体域为自然数集合 N,F(x):x 是奇数,G(x): 是偶数,则∀x(F(x)VG(x)) 在解释1下为真命题,而∀xF(x)V ∀xG(x)为假命题.故∀x(F(x)VG(x)) ∀xF(x)V ∀xG(x)不是永真式.

可以类似地证明(2).

在看一道不错的好题:

解:

   (1):

消去量词:

(F(a)->G(a))∧(F(b)->G(b))∧(F(c)-G(c))

剩下的如图:

一阶逻辑前束范式

例如:

∀x∀y(F(x)∧G(y)->H(x,y))∀x∀y∃z(F(x)∧G(y)∧H(z)->L(x,z))等都是前束范式

但是

不是!!!

前束范式要求的是所有量词都要在最外面!!!

举些栗子:

注意: 1.在(1)中使用∀对∧的分配律,得到只带一个量词的前束范式

2.∀对V不适合分配律,在(2)中要使用辖域扩张式(5.2)的第一式。

为此需通过换名使得V前后两项中的指导变元不重名.使用式(5.3)时也与此类似.

 一阶逻辑的推论理论

大白话就是:给你条件A1,A2...Ak

利用这么多条件给证明B;

能证明出来就称推理正确;

否则:推理不正确

推理定理就是:永真式的蕴含式

一些常用的重要的推理定律:

量词消去引入规则 全称量词消去规则(∀-)

其中x,y是个体变项符号, c是个体常项符号, 且在A中x不在∀y 和 ∃y的辖域内自由出现.

2.全称量词引入规则(∀+)

其中x是个体变项符号, 且不在前提的任何公式中自由出现

3.存在量词消去规则( ∃-)

其中x是个体变项符号, 且不在前提的任何公式和B中自由 出现

4.存在量词引入消去规则(∃+)

其中x,y是个体变项符号, c是个体常项符号, 且在A中y和c不在 ∀x和∃x的辖域内自由出现.

 自然推理系统NL 定义如下:

字母表. 同一阶语言L的字母表合式公式. 同L 的合式公式

     3.推理规则: (1) 前提引入规则 (2) 结论引入规则 (3) 置换规则 (4) 假言推理规则 (5) 附加规则 (6) 化简规则 (7) 拒取式规则 (8) 假言三段论规则 (9) 析取三段论规则 (10) 构造性二难推理规则 (11) 合取引入规则 (12) ∀-规则 (13) ∀+规则 (14) ∃-规则 (15) ∃+规则要特别注意使用∀-、∀+、∃-、∃+规则的条件

再来一些栗子:

一阶逻辑知识点到此就全部分享结束啦~~

如果哪里写错了,或者对于某个知识点有更好的理解,欢迎在评论区留言吼~

谢谢大家哈~



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