RACHUNEK ZDAŃ 7. Dla każdej tautologii w formie implikacji, której poprzednik również jest tautologią, następnik także jest tautologią.

Podobne dokumenty
Tautologia (wyrażenie uniwersalnie prawdziwe - prawo logiczne)

Dowody założeniowe w KRZ

Logika Stosowana. Wykład 1 - Logika zdaniowa. Marcin Szczuka. Instytut Informatyki UW. Wykład monograficzny, semestr letni 2016/2017

Logika. Michał Lipnicki. 15 stycznia Zakład Logiki Stosowanej UAM. Michał Lipnicki () Logika 15 stycznia / 37

Wykład 6. Reguły inferencyjne systemu aksjomatycznego Klasycznego Rachunku Zdań

Elementy logiki. Wojciech Buszkowski Wydział Matematyki i Informatyki UAM Zakład Teorii Obliczeń

Definicja: alfabetem. słowem długością słowa

Paradygmaty dowodzenia

Algebrę L = (L, Neg, Alt, Kon, Imp) nazywamy algebrą języka logiki zdań. Jest to algebra o typie

WYKŁAD 3: METODA AKSJOMATYCZNA

Metody dowodzenia twierdzeń i automatyzacja rozumowań Systemy aksjomatyczne I

Podstawowe Pojęcia. Semantyczne KRZ

RACHUNEK PREDYKATÓW 7

1. Wstęp do logiki. Matematyka jest nauką dedukcyjną. Nowe pojęcia definiujemy za pomocą pojęć pierwotnych lub pojęć uprzednio wprowadzonych.

Andrzej Wiśniewski Logika I Materiały do wykładu dla studentów kognitywistyki. Wykład 10. Twierdzenie o pełności systemu aksjomatycznego KRZ

Andrzej Wiśniewski Logika I Materiały do wykładu dla studentów kognitywistyki. Wykłady 7 i 8. Aksjomatyczne ujęcie Klasycznego Rachunku Zdań

Monoidy wolne. alfabetem. słowem długością słowa monoidem wolnym z alfabetem Twierdzenie 1.

Logika. Michał Lipnicki. 18 listopada Zakład Logiki Stosowanej UAM. Michał Lipnicki Logika 18 listopada / 1

LOGIKA I TEORIA ZBIORÓW

Logika Matematyczna (2,3)

Andrzej Wiśniewski Logika II. Materiały do wykładu dla studentów kognitywistyki. Wykład 15. Trójwartościowa logika zdań Łukasiewicza

Andrzej Wiśniewski Logika II. Wykłady 9 i 10a. Wybrane modalne rachunki zdań. Ujęcie aksjomatyczne

Adam Meissner.

ĆWICZENIE 4 KRZ: A B A B A B A A METODA TABLIC ANALITYCZNYCH

METODY DOWODZENIA TWIERDZEŃ I AUTOMATYZACJA ROZUMOWAŃ

LOGIKA Dedukcja Naturalna

Teoretyczne Podstawy Języków Programowania Wykład 1. Rachunek zdań

WYKŁAD 7: DEDUKCJA NATURALNA

Np. Olsztyn leży nad Łyną - zdanie prawdziwe, wartość logiczna 1 4 jest większe od 5 - zdanie fałszywe, wartość logiczna 0

Rachunek logiczny. 1. Język rachunku logicznego.

Logika Matematyczna (10)

LOGIKA Klasyczny Rachunek Zdań

Logika Matematyczna (1)

Elementy logiki Klasyczny rachunek zdań. Wojciech Buszkowski Zakład Teorii Obliczeń Wydział Matematyki i Informatyki Uniwersytet im.

ĆWICZENIE 2. DEF. Mówimy, że formuła A wynika logicznie z formuł wartościowanie w, takie że w A. A,, A w KRZ, jeżeli nie istnieje

Logika Matematyczna (5-7)

Wstęp do logiki. Klasyczny Rachunek Zdań II

Logika Matematyczna (1)

Andrzej Wiśniewski Logika II. Materiały do wykładu dla studentów kognitywistyki. Wykład 14. Wprowadzenie do logiki intuicjonistycznej

Elementy logiki Klasyczny rachunek zdań. Wojciech Buszkowski Zakład Teorii Obliczeń Wydział Matematyki i Informatyki Uniwersytet im.

MATEMATYKA DYSKRETNA, PODSTAWY LOGIKI I TEORII MNOGOŚCI

Logika Stosowana. Wykład 2 - Logika modalna Część 2. Marcin Szczuka. Instytut Informatyki UW. Wykład monograficzny, semestr letni 2016/2017

Andrzej Wiśniewski Logika I Materiały do wykładu dla studentów kognitywistyki. Wykład 9. Koniunkcyjne postacie normalne i rezolucja w KRZ

0.1. Logika podstawowe pojęcia: zdania i funktory, reguły wnioskowania, zmienne zdaniowe, rachunek zdań.

Andrzej Wiśniewski Logika II. Materiały do wykładu dla studentów kognitywistyki

Schematy Piramid Logicznych

Logika Stosowana. Wykład 2 - Logika modalna Część 3. Marcin Szczuka. Instytut Informatyki UW. Wykład monograficzny, semestr letni 2017/2018

Wstęp do logiki. Klasyczny Rachunek Zdań III

Metody dowodzenia twierdzeń i automatyzacja rozumowań Tabele syntetyczne: definicje i twierdzenia

Myślenie w celu zdobycia wiedzy = poznawanie. Myślenie z udziałem rozumu = myślenie racjonalne. Myślenie racjonalne logiczne statystyczne

JEZYKOZNAWSTWO. I NAUKI O INFORMACJI, ROK I Logika Matematyczna: egzamin pisemny 18 czerwca Imię i Nazwisko:... I

Elementy logiki matematycznej

Matematyka ETId Elementy logiki

JEZYKOZNAWSTWO. I NAUKI O INFORMACJI, ROK I Logika Matematyczna: egzamin pisemny 29 czerwca Imię i Nazwisko:...

Uwagi wprowadzajace do reguł wnioskowania w systemie tabel analitycznych logiki pierwszego rzędu

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Ziemia obraca się wokół Księżyca, bo posiadając odpowiednią wiedzę można stwierdzić, czy są prawdziwe, czy fałszywe. Zdaniami nie są wypowiedzi:

JEZYKOZNAWSTWO. I NAUKI O INFORMACJI, ROK I Logika Matematyczna: egzamin pisemny 11 czerwca Imię i Nazwisko:... FIGLARNE POZNANIANKI

Elementy logiki i teorii mnogości

I. Podstawowe pojęcia i oznaczenia logiczne i mnogościowe. Elementy teorii liczb rzeczywistych.

Drzewa Semantyczne w KRZ

Wykład 11b. System aksjomatyczny Klasycznego Rachunku Predykatów. Aksjomaty i reguły inferencyjne

Kultura logiczna Klasyczny rachunek zdań 2/2

Logika Matematyczna. Zadania Egzaminacyjne, 2007

Konsekwencja logiczna

Wykład 11a. Składnia języka Klasycznego Rachunku Predykatów. Języki pierwszego rzędu.

Definicja: zmiennych zdaniowych spójnikach zdaniowych:

vf(c) =, vf(ft 1... t n )=vf(t 1 )... vf(t n ).

Logika formalna wprowadzenie. Ponieważ punkty 10.i 12. nie były omawiane na zajęciach, dlatego można je przeczytać fakultatywnie.

Logika i teoria mnogości Wykład Sformalizowane teorie matematyczne

Rachunek zdań. Materiały pomocnicze do wykładu. wykładowca: dr Magdalena Kacprzak

Definicja: zmiennych zdaniowych spójnikach zdaniowych:

Klasyczny rachunek zdań 1/2

Zagadnienia podstawowe dotyczące metod formalnych w informatyce

DODATEK 1: Wtedy h(α) = 1 oraz h(β) = 0. Jak pamiętamy ze szkoły, obraz sumy zbiorów jest sumą obrazów tych zbiorów. Mamy zatem:

Logika formalna SYLABUS A. Informacje ogólne

Kultura logiczna Klasyczny rachunek zdań 1/2

Rachunek zdań i predykatów

Logika Radosna 2. Jerzy Pogonowski. KRZ: dowody założeniowe. Zakład Logiki Stosowanej UAM

Podstawy Sztucznej Inteligencji (PSZT)

Twierdzenia Gödla dowody. Czy arytmetyka jest w stanie dowieść własną niesprzeczność?

NOWE ODKRYCIA W KLASYCZNEJ LOGICE?

Struktury formalne, czyli elementy Teorii Modeli

Lekcja 3: Elementy logiki - Rachunek zdań

Andrzej Wiśniewski Logika I Materiały do wykładu dla studentów kognitywistyki. Wykłady 12 i 13. Dowód i dowodzenie w KRP. Tezy KRP

III rok kognitywistyki UAM,

Logika I. Wykład 4. Semantyka Klasycznego Rachunku Zdań

Ćwiczenia do rozdziału 2, zestaw A: z książki Alfreda Tarskiego Wprowadzenie do logiki

Przykłady zdań w matematyce. Jeśli a 2 + b 2 = c 2, to trójkąt o bokach długości a, b, c jest prostokątny (a, b, c oznaczają dane liczby dodatnie),

Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji

Elementy logiki Klasyczny rachunek predykatów

Logika pragmatyczna. Logika pragmatyczna. Kontakt: Zaliczenie:

1.2.3 Funkcjonalna pełność

Logika Matematyczna (I JiIN UAM)

Egzamin z logiki i teorii mnogości, rozwiązania zadań

III rok kognitywistyki UAM,

Klasyczny rachunek predykatów

Początki informatyki teoretycznej. Paweł Cieśla

Reguły gry zaliczenie przedmiotu wymaga zdania dwóch testów, z logiki (za ok. 5 tygodni) i z filozofii (w sesji); warunkiem koniecznym podejścia do

1. Klasyczny Rachunek Zdań

Transkrypt:

Semantyczne twierdzenie o podstawianiu Jeżeli dana formuła rachunku zdań jest tautologią i wszystkie wystąpienia pewnej zmiennej zdaniowej w tej tautologii zastąpimy pewną ustaloną formułą, to otrzymana w ten sposób formuła również będzie tautologią. Semantyczne twierdzenie o zastępowaniu Jeżeli w danej formule zastąpimy pewną jej podformułę zdaniem logicznie równoważnym tej podformule, to otrzymana w ten sposób formuła będzie logicznie równoważna danej formule. W szczególności, jeśli dana formuła jest tautologią, to formuła wynikowa również będzie tautologią. Semantyczne twierdzenie o odrywaniu Dla każdej tautologii w formie implikacji, której poprzednik również jest tautologią, następnik także jest tautologią. Jak widać, stosując trzy w.w. reguły, zarówno osobno jak i łącznie, będziemy zawsze przechodzić od tautologii do tautologii. Sformalizowany aksjomatyczny system rachunku zdań składa się z: 1. zbioru symboli zwanego alfabetem, 2. zbioru słów nad tym alfabetem, które nazywamy formułami, 3. wyróżnionego podzbioru formuł, które nazywamy aksjomatami, 4. zbioru reguł wnioskowania. Jako reguły wnioskowania przyjmuje się zwykle regułę podstawiania i regułę odrywania, ewentualnie regułę zastępowania. Pojęcie dowodu definiuje się analogicznie jak w systemach założeniowych: Dowodem formuły jest kończący się tą formułą ciąg formuł, w którym występują jedynie aksjomaty, wcześniej udowodnione twierdzenia oraz formuły otrzymane z formuł poprzedzających je w tym ciągu przez zastosowanie do nich reguł wnioskowania. Twierdzenia danego systemu to te formuły, dla których istnieje ich dowód; przy czym aksjomaty nazywa się też twierdzeniami pierwotnymi, zaś pozostałe dowodliwe formuły twierdzeniami pochodnymi (albo wtórnymi). Pierwszą aksjomatyką logiki klasycznej był układ aksjomatów zaproponowany przez Gottloba Fregego: (1) p (q p) (2) (p (q r)) ((p q) (p r)) (3) (p (q r)) (q (p r)) (4) (p q) ( q p) (5) p p (6) p p 1

Jan Łukasiewicz zaproponował układ trzech aksjomatów: (A1) (p q) ((q r) (p r)) (A2) ( p p) p (A3) p ( p q) Natomiast system A. N. Whiteheada i B. Russella ze słynnej Principia mathematica nie jest implikacyjno-negacyjny (jak powyższe), lecz alternatywno-negacyjny: (1) (p p) p (2) p (p q) (3) (p q) (q p) (4) ( p q) ( (r p) (r q)) Terminy stałe występujące w aksjomatach (np. w systemie Łukasiewicza symbole implikacji i negacji) zwane są terminami pierwotnymi. Za ich pomocą możemy definiować nowe, zwane terminami pochodnymi lub wtórnymi. Definicje tworzymy w oparciu o prawa zastępowania (eliminacji), np.: (D1) (A B) = ( A B) (D2) (A B) = (A B) (D3) (A B) = [(A B) (B A)] Stosując wówczas regułę zastępowania, która pozwala zastąpić podformułę jej równoważnikiem definicyjnym, zyskujemy możliwość dowodzenia twierdzeń ze spójnikami, które nie występują w aksjomatach. Można to też uzyskać budując bogatszy system: przyjmując obszerniejszy alfabet oraz aksjomaty zawierające wszystkie interesujące nas terminy stałe. Rozbudowując aksjomatykę, unikniemy definicji i reguły zastępowania, upraszczając zarazem dowody. Oto przykład takiej aksjomatyki: (1) (p q) ((q r) (p r)) (2) (p (p q)) (p q) (3) p (q p) (4) p q p (5) p q q (6) (p q) ((p r) (p (q r))) (7) p (p q) (8) q (p q) (9) (p r) ((q r) ((p q) r))) (10) (p q) (p q) (11) (p q) (q p) (12) (p q) ((q p) (p q)) (13) ( q p) (p q) Metalogika, metamatematyka działy nauki, w ramach których bada się własności systemów dedukcyjnych, odpowiednio logicznych i matematycznych (bywa jednak, że określeń tych używa się wymiennie). 2

Mówimy, że formuła A jest wyprowadzalna (dowodliwa) ze zbioru formuł X, co oznaczamy symbolicznie: X A, witw, gdy istnieje skończony ciąg formuł, w którym ostatnią formułą jest formuła A, zaś wszystkie pozostałe są albo formułami ze zbioru X, albo aksjomatami, albo powstały z poprzedzających je formuł przez zastosowanie dopuszczalnych reguł wnioskowania. Zbiór X nazywamy zbiorem założeń. WNIOSEK Formuła A systemu aksjomatycznego rachunku zdań jest wyprowadzalna ze zbioru pustego witw, gdy jest twierdzeniem tego systemu: A A Załóżmy, że X jest dowolnym zbiorem formuł KRZ, zaś A i B to dowolne formuły KRZ. Zachodzi wówczas następujące metatwierdzenie, opisujące ważną własność relacji wyprowadzalności: Syntaktyczne twierdzenie o dedukcji Formuła B jest wyprowadzalna ze zbioru X i formuły A witw, gdy implikacja A B jest wyprowadzalna ze zbioru X: X {A} B witw, gdy X A B. Zauważmy pełną analogię tego syntaktycznego twierdzenia o dedukcji do semantycznego twierdzenia o dedukcji, opisującego własności relacji wynikania logicznego. Podstawowe własności (metalogiczne) systemów dedukcyjnych: System dedukcyjny nazywamy trafnym, jeśli wszystkie twierdzenia danego systemu są tautologiami, tj. gdy dla dowolnej formuły A zachodzi: A A System dedukcyjny nazywamy semantycznie pełnym, gdy można w nim udowodnić każdą tautologię, tj., gdy dla dowolnej formuły A zachodzi: A A Dla każdego (z osobna) z omawianych przez nas wcześniej systemów można udowodnić (metalogiczne) tzw. twierdzenie o pełności: Formuła A (z tego danego systemu dedukcyjnego rachunku zdań) jest twierdzeniem tego systemu witw, gdy jest tautologią: A A Zatem wszystkie te systemy są trafne i semantycznie pełne. 3

Jak widać, w przypadku rachunku zdań tautologiczność (jako własność semantyczna) i dedukowalność (jako własność syntaktyczna) pokrywają się. System dedukcyjny nazywamy systemem syntaktycznie niesprzecznym witw, gdy nie istnieje żadna formuła taka, że zarówno ją, jak i jej negację można udowodnić w ramach tego systemu czyli gdy dla żadnej formuły A nie może jednocześnie zachodzić, że: X A oraz X A. Łatwo jest udowodnić następujące metatwierdzenie: Każdy semantycznie pełny system rachunku zdań jest systemem niesprzecznym. WNIOSEK: omówione przez nas systemy, jako semantycznie pełne, są również niesprzeczne. Zbiór formuł X nazywamy zbiorem syntaktycznie sprzecznym witw, gdy istnieje taka formuła A, że zarówno ją, jak i jej negację można wyprowadzić z tego zbioru, czyli X A oraz X A Syntaktyczne twierdzenie o dedukcji nie wprost 1. Zbiór X {A} jest syntaktycznie sprzeczny witw, gdy X A. 2. Zbiór X { A} jest syntaktycznie sprzeczny witw, gdy X A. I znów można zauważyć pełną analogię tego twierdzenia do semantycznego twierdzenia o dedukcji nie wprost. System dedukcyjny nazywamy syntaktycznie zupełnym, gdy każda formuła niedowodliwa w tym systemie dołączona do niego jako aksjomat czyni go systemem sprzecznym. Własność ta, zwana też mocną zupełnością, albo zupełnością w sensie Posta, oznacza, że w pewnym sensie system jest maksymalny. Udowadnia się następujące twierdzenie: Każdy semantycznie pełny system rachunku zdań z regułą odrywania i regułą podstawiania jest zupełny. Wniosek: omówione przez nas systemy dedukcyjne są zupełne. Dwa systemy dedukcyjne nazywamy równoważnymi, gdy mają identyczne zbiory formuł i twierdzeń oraz dowolna reguła pierwotna każdego z systemów jest regułą (pierwotną lub wtórną) drugiego systemu. Systemy równoważne mają identyczne własności (pełność, niesprzeczność itd.). Można pokazać, że poznane przez nas systemy są równoważne. 4

Mówimy, że system dedukcyjny rachunku zdań jest funkcjonalnie zupełny (albo definicyjnie pełny), gdy za pomocą jego terminów pierwotnych może być zdefiniowany każdy funktor prawdziwościowy rachunku zdań (o dowolnej liczbie argumentów). Można udowodnić np., że system z koniunkcją i negacją jest funkcjonalnie zupełny, a system z koniunkcją i alternatywą (jako jedynymi terminami pierwotnymi) nie jest funkcjonalnie zupełny. Co więcej, z takich dowodów widać, że własność funkcjonalnej zupełności nie zależy wcale od aksjomatyki czy reguł wnioskowania, a jedynie od samych terminów pierwotnych. System dedukcyjny jest rozstrzygalny, jeżeli istnieje efektywna metoda pozwalająca w skończonej liczbie kroków rozstrzygnąć dla dowolnej formuły pytanie, czy ta formuła jest czy też nie jest twierdzeniem tego systemu. Systemy dedukcyjne rachunku zdań są rozstrzygalne, gdyż dysponujemy np. metodą zerojedynkową (a także innymi, jak sprowadzanie formuły do postaci normalnej czy metoda drzew semantycznych). Zbiór aksjomatów jest niezależny, jeżeli żaden z nich nie da się wywieść z pozostałych (według przyjętych w systemie reguł wnioskowania). Zbiór terminów pierwotnych jest niezależny, gdy żaden z tych terminów nie może być zdefiniowany przez pozostałe. Np. aksjomatyki systemów Łukasiewicza czy Whiteheada są niezależne. Systemy implikacyjno-negacyjne czy alternatywno-negacyjne mają terminy pierwotne niezależne. Dualność formuł rachunku zdań. Niech formuła F zawiera jedynie spójniki negacji, koniunkcji i alternatywy. Niech F d oznacza formułę powstającą z F przez zastąpienie w niej wszędzie symbolu koniunkcji przez symbol alternatywy i odwrotnie. Formułę F d nazywamy dualną względem formuły F. Niech F oznacza formułę otrzymaną z formuły F przez zastąpienie w niej każdej zmiennej przez jej negację. Prawo dualności mówi, że: Formuły F i F d są logicznie równoważne (tzn. formuła F d F jest tautologią). Inne użyteczne twierdzenia dotyczące formuł dualnych mówią, że: Jeżeli formuła F Q jest tautologią, to formuła Q d F d też jest tautologią. Jeżeli formuła F Q jest tautologią, to formuła F d Q d też jest tautologią. 5