命题 是一个 非真即假 的 陈述句。凡与事实相符的陈述句为真语句,而与事实不符的陈述句为假语句。因为只有两种取值,所以这样的命题逻辑称为 二值逻辑。
命题变项(变元)
用大写字母表示命题变项。命题与命题变项含义是不同的,命题指具体的陈述句,是有确定的真值,而命题变项的真值不定,只当将某个具体命题代入命题变项时,命题变项化为命题,方可确定其真值。
命题的分类
简单命题又称原子命题,它是不包含任何的与、或、非一类联结词的命题。这样的命题不可再分割,如再分割就不是命题了。
雪是白的
把一个或几个简单命题用联结词(如与、或、非)联结所构成的新的命题称为复合命题,也称为分子命题。复合命题自然也是陈述句,其真值依赖于构成该复合命题的各简单命题的真值以及联结词,从而复合命题有确定的真值。
雪是白的而且1+1=2
数理逻辑不关心内容,也就是这些具体的陈述句的真值究竟为什么。主要关心推理。
常用的联结词:
否定词“
否定词的真值规定如下:若命题
真值表
T | F |
F | T |
合取词“
T | T | T |
T | F | F |
F | T | F |
F | F | F |
析取词“
T | T | T |
T | F | T |
F | T | T |
F | F | F |
蕴涵词“
T | T | T |
T | F | F |
F | T | T |
F | F | T |
规定只有当
双条件词“
T | T | T |
T | F | F |
F | T | F |
F | F | T |
异或(半加)
与非
或非
合式公式(简记为
优先级从高到低:
重言式 全真。
如果一个公式,对于它的任一解释
显然由
可满足式 可以为真。
一个公式,如有某个解释
重言式都是可满足的
矛盾式 全假。
如果一个公式,对于它的任一解释
三类公式间的关系
公式
公式
不是可满足的公式必永假
不是永假的公式必可满足
永真属于可满足,但是可满足和永假没有交集
置换规则
为保证重言式经代入规则仍得到保持,要求:
公式中被代换的只能是命题变元(原子命题),不能是复合命题;
对公式中某命题变项施以代入,必须对该公式中出现的所有同一命题变项代换同一公式;
例如,不能用
Q: 判断
如何将自然语句化成逻辑语言?
简单自然语句的形式化
自然语言 | 合式公式 |
---|---|
……是…… | |
……不是…… | |
既……又…… | |
如果……,那么…… | |
……,但是…… |
较复杂自然语句的形式化
自然语言 | 合式公式 |
---|---|
……或……都能…… | |
……或……(两者不能同时发生) | |
……,除非…… |
特例:
张三或李四都能做这件事,
今晚我再家里看电视或者去体育馆看球赛。
今天我上班,除非我病了。以
如果我不生病,那么我来上班。
如果直接采用中缀式,计算机处理时需要经常从左到右,从右到左读取。
前缀式也被称为波兰式,以波兰式表达的公式,由计算机识别处理的过程,当自右向左扫描时可以一次完成,避免了重复扫描。同样后辍表示(逆波兰式)也有同样的优点,而且自左向右一次扫描(看起来更合理)便可识别处理一个公式,很是方便,常为计算机的程序系统所采用。
例如:
前缀式(波兰式):
后缀式(逆波兰式):
推理形式和推理验算是数理逻辑研究的基本内容。
等值的定义
给定两个命题公式
等号是联结词 x
出现的命题变元不一定相等,例如
等值定理
对公式
证明:
若
反过来,如果
注意区分
证明等值的思路:
列出真值表。
利用基本的等值公式进行化简。
等值的性质
(自反性)
(对称性)若
(传递性)若
Problem 论域是所有合式公式组成的集合,证明
利用
自反性,
对称性,若
传递性,若
基本等值公式(命题定律)
双重否定律
结合律
交换律
分配律 主合取范式,主析取范式比较有用。
等幂律(恒等律)
吸收律
摩根律
对蕴涵词;双条件词作否定有:
同一律,是命题
零律,是命题
补余律,只包含
我们可以使用 Venn 图进行理解。
常用等值公式
等价否定式等值式
归谬论
置换规则
对公式
当
置换与代入的区别:
置换规则被替代的不一定是简单命题,不一定要替换全部。
代入规则必须替代所有同一的子公式,需要替换全部。
Definition(联结词的完备集) 如果对任一命题公式都有由
完备
显然全体联结词的无限集合是完备的
包含上述集合的任意联结词集合都是完备集。
不完备
如果一个联结词的集合是不完备的,那么它的任何子集都是不完备的。因此,上述集合的子集都不是完备的。
将
假定只出现
三个联结词。
为方便,若
若
若
注意:替换前先加满括号!替换后运算顺序不会变!
命题公式
先把
再进行替换。
范式是一种标准形式,例如椭圆的范式
.
相关概念
范式:一种命题公式的统一标准形式
文字:简单命题
合取式:有限个文字的合取称为合取式(也称短语)
析取式:有限个文字的析取称为析取式(也称子句)
互补对:
析取范式:有限个合取式的析取式,形如
合取范式:有限个析取式的合取式,形如
范式定理
任一命题公式都存在与之等值的合取范式和析取范式(注:不唯一)
求范式的步骤
对一个已给的公式,可按下述步骤求得该公式的合取范式和析取范式
按照等值公式,消去已给公式中的联结词
重复使用摩根律和双重否定律,把否定词内移到直接作用于命题变项上。这可利用等值式:将所有的否定词,都内移到命题变项前,这也是范式的要求
重复使用分配律。这可利用等值式:将公式化成一些合取式的析取,或化成一些析取式的合取,都必须使用分配律来实现
范式功能
判断重言式:合取范式中所有析取式都是互补对
判断矛盾式:析取范式中存在合取式是互补对
判断公式等值:范式不唯一,引入唯一主范式,判断公式等值
对
其中
任一含有
求解步骤
求出该公式对应的析取范式
消去重复出现的命题变元,重言式,矛盾式
在析取范式的所有短语中补齐全部命题变元
用幂等律(
展开
等于:
极小项的性质
对一个含有
每个极小项只在一个解释下为真
极小项两两不等值,而且
任一含有
恰由
若
由
其中
任一含有
求解步骤
求出该公式对应的合取范式
消去重复出现的命题变元,重言式,永真式
在合取范式的所有子句中补齐命题变元
用幂等律(
极大项的性质
对一个含有
每个极大项只在一个解释下为假
极大项两两不等值,而且
任一含有
恰由
若
极小项简记为
极大项简记为
写成主合取范式:
引入:
前提 1:如果我病了,则我不去上课:
前提 2:今天我病了
结论:所以我没来上课
正确的推理形式:
如果给定两个公式
符号“
如果
用真值表表示的话,就是
性质
如果
如果
反过来,
如果
如果
如果
因为只有可能
只要
三段论
构造性二难(特殊形式)
构造性二难
证明推理公式的方法
逆否命题法
真值表法
推理规则
前提引入规则:在推理过程中,可以随时引入前提
结论引用规则:在推理过程中所得到的中间结论,可作为后续推理的前提
代入规则:在推理过程中,对 重言式 中的命题变项可使用代入规则
置换规则:在推理过程中,命题公式中的任何部分公式都可以用与之等值的命题公式来置换
分离规则(假言推理):如果已知命题公式
条件证明规则:
例题:证明
例题:证明
例题:证明
例题:证明
归结证明过程 是找矛盾的过程。
为证明
建立子句集
对
直到推出矛盾式。
例如,证明
先化为合取范式:
则子句集
归结
归结
归结