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逻辑学(北大精品课)04

2013年2月6日星期三 8
命题的形式化
(1)凡事物都是发展的。 用x表示个体词,用D表示“是发展的”,形式化为:xDx (2)凡是自然数都大于零。 用N表示“是自然数”,用E表示“大于零”,形式化为: x(NxEx) (3)所有大学生都不是儿童。 用S表示“是大学生”,用C表示“是儿童”,形式化为: x(SxCx) (4)有的大学生是儿童:x(Sx∧Cx) (5)小李没有同任何人吵架。 a:小李;M:„是人,D:„同„吵架,形式化为:x(Mx→Dax) (6)有些大一学生认识小李。 a:小李;F :„是大一学生,R:„认识„,形式化为: x(Fx∧Rxa)
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约束变元和自由变元
变元的约束出现:一个变元在公式里的出现是 约束的,当且仅当,这种出现是在采用该变元的 量词的辖域内。 变元的自由出现:一个变元在公式里的出现是 自由的,当且仅当,该变元的出现不是约束的。
约束变元就是约束出现的变元;自由变元就是自由 出现的变元。
例如:在 xDx∨Ex中,变元x出现了三次,前两次出 现是在量词x的辖域中,因而是约束出现的,第三次是自 由出现的。
谓词:用来说明个体词的性质或关系的语词。
如例(3)中“是学生”是一元谓词,例(4)“„是„的朋友”是二 元谓词。类似的,还有三元谓词,如“„在„和„之间”以及n元谓词。
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个体词和谓词的符号化
个体常项:表示一定范围内确定的个体,记为小写的:a,b,c,„; 个体变元:表示一定范围内不确定的个体,记为小写的: x,y,z,„; 个体域也称论域:个体变元的变化范围,记为:D。 谓词符号:表示性质或关系的符号,记为大写:D、E、F、G„; 一元谓词公式,记为:Dx,Ex,Fx,„; 二元谓词公式,记为:Dxy,Exy,Hxy,Rxy,„; 三元谓词公式,记为:Gxyz,Bxyz,Pxyz,Kxyz,„; n元谓词公式,记为:Sx1x2„xn,Wx1x2„xn,„。
Pa的解释是“4是偶数”(真命题); xPx的解释是“所有自然数是偶数”(假命题); xyGyx的解释是“对所有自然数总存在大于它的自然数”(真命题)。
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指派和赋值
给每个变元指定一个个体的过程称作指派,记为ρ
个体变元与它所指称的对象通过指派建立了确定的联系。 一个模型上的指派有无穷多个。 原子公式的值可以根据模型和指派确定。 设ρ是模型µ上的指派,v是变元,d∈D。所谓模型µ上与指 派ρ相关联的指派ρ(v/d)是指如下定义的指派: 如果u≠v,则ρ(v/d)(u)=ρ(u);如果u=v,则ρ(v/d)(u)=d。 不管原指派ρ中v的值是什么,新指派ρ(v/d)总是把v指派 成d,而其余变元的值都不变。显然,如果d=ρ(v),则 ρ(v/d)=ρ,即ρ自己也是与其自身相关联的指派。
一阶逻辑:量词是只对命题中的个体变元进行量化,而不 对谓词变元进行量化。
高阶谓词:不仅对个体变元而且对谓词变元进行量化。
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第四章 谓词逻辑
第二节 一阶语言及其语义解释
一阶语言L
(1)初始符号
个体变元符号:x,y,z,„;x1,x2,„; 若干(可以为0个)个体常项符号:a,b,c„
一阶语言L 的一个符号串是(合式)公式,当且仅当它符合以上形成规则。 一阶语言L 的全体(合式)公式,记为Form(L )。 一阶语言L 是形式语言L ′的扩充。
(3)定义:用来表示符号串的缩写。
如:AB=df (A→B)∧(B→A)。
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量词的辖域
量词的辖域:量词的作用范围。 量词的辖域可定义为:如果B是vB和vB的子公式,则称B 为量词v和v的辖域。 在公式中,量词的辖域是该量词及紧接该量词的最短公式。 带横线部分指明了存在量词的辖域。 (1)xDx∨Ex (2)x(Fxy∧yGy) (3)xy(Fxy∧xz(Gxz→Hyz)
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命题逻辑和谓词逻辑
研究推理形式的有效性时,把命题当做不可分的逻辑单位有时是不够的。 例如: (1)张三的朋友都是李四的朋友,王五不是李四的朋友。所以,王五 不是张三的朋友。 这个推理的形式在命题逻辑中表示为:P,¬q├ ¬r 这个推理事实上是有效的。但仅用命题逻辑的理论不能表明它是有效的 推理。 (2)所有人都会死,张三是人,所以,张三会死。 这是一个正确的三段论推理。但仅用命题逻辑的理论也不能表明它是有 效推理。
一阶语言L 的语义解释
语义解释也称为模型,记为µ,µ包括以下内容:
(1)一个个体变元的取值范围——非空集合D(论域、个体域) (2)对每个个体常项a,指定D中一个确定的个体aµ; (3)对每个n元谓词符号R,指定D上的一个n元关系Rµ;
在一个解释(模型)中,每个闭公式有确定的真值。
例如:D=自然数,个体常项a解释为4(aµ=4);一元谓词P解释为 “是偶数 (Pµ)”;二元谓词G解释为“>”(Gµ=>);则:
(7)如果A是vB,则δ(A)=T当且仅当存在d∈D,使得δ(v/d)(B)=T。
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公式的基本语义定义
基本语义解释的直观意义
第(1)条只不过是说原子公式R(t1„tn)为真,只要 t1,„,tn所指对象具有D上的关系Rµ。 第(2)——(5)条只不过说对联结词的解释与第二章 中的解释相同。
若干(至少一个)谓词符号:D,E,F,G,R,„
联结词符号:,∧,∨,→; 量词符号:,;
辅助符号:括号:(,);逗号:,。
(2)形成规则:包括项的形成规则和公式的形成规则。 ①项的形成规则:单个的个体变元(v,u,w,„)和个体常项(a,
b,c,„)称为项。
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个体词和谓词的符号化实例:
用a表示“张三”,用Dx表示一元谓词“会死” ,则命题“张三会死”可表 示为:Da。 如是Fxy表示二元谓词“…是…的朋友”,那么:Fab表示“a是b的朋 友”;¬Fab表示“a不是b的朋友”。
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开语句
没有真假的命题函数,即从个体到真值的函数。例如:
自由变元的代入规则:
(1) 、代换必须处处进行 A(x):Px→Qx 以y代换A(x)中的自由变元x: A(x/y):Py→Qy (正确代换) A(x/y):Px→Qy (错误代换)
(2) 、代换不能改变量词的约束关系 B(y):x(Qx∧Rxy) 以个体变元来代换B(y)中的自由变元y: B(y/z):x(Qx∧Rxz) (正确代换) B(y/x):x(Qx∧Rxx)(错误代换)
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模型µ和µ上的一个指派ρ确定一个赋值δ,记为δ=<µ,ρ> 谓词逻辑的每个项和公式在赋值δ下都有确定的值。 项的基本语义定义: 设δ=〈µ,ρ〉是一个赋值,t是任意的项,t在δ下的值δ(t) 是论域D中的个体,具体定义如下: (1)如果t是个体变元v,则δ(v)=ρ(v); (2)如果t是个体常项a,则δ(a)=aµ。
在给定的一个解释下,vA为真要求将v解释成个体域 中任何个体时A都为真,而vA为真,则只要将v解释成个 体域中至少一个个体时A为真。 严格地讲,一阶语言的语义解释就是在把个体词解释 成为个体域中的个体、把谓词解释为个体域中的性质或个 体域上的关系的基础上,确定公式的真值即给公式赋值。
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因此,要研究涉及量词的推理,仅用命题逻辑的理论是不够的。只有在 命题逻辑的基础上发展谓词逻辑,才能解决这类推理的有效性问题。
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个体词和谓词
谓词逻辑就是把命题分解为个体词、谓词、量词以及联结 词的逻辑系统。例如:
(3)我是学生。
(4)王五不是李四的朋友。
个体词:表示个体的语词,如:“我”、“王五” 、“李四”。
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自由变元的代入
如果公式A中有自由变元v,则把该公式记为:A(v)。以个体词t代入A(v) 中的v,则记为:A(v/t)。例如:
(1)对于公式Px→Qx,用A(x)来表示x是自由变元:A(x):Px→Qx; (2)对于公式x(Qx∧Rxy),用B(y)来表示y是自由变元:B(y):x(Qx∧Rxy);(3)用个 体变元y代替A(x)中的自由变元:A(x/y):Py→Qy; (4)用常元a代替A(x)中的自由变元:A(x/a):Pa→Qa。
第(6)条不过是说 vB为真就是v的值取遍论域时B的值 总为真。
第(7)条也不过是说vB为真就是论域中至少有一个个 体使B为真。
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公式的基本语义定义
设一阶语言L 包括二元谓词符号G,个体常项a和b,取模型µ,使得个体域D 是整数,Gµ是“<”(整数上的小于关系),aµ=10,bµ=11。δ=〈µ,ρ〉,其中ρ 为:ρ(x)=-2,ρ(y)=13,ρ(z)=8,…
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公式的基本语义定义
设δ=〈µ,ρ〉是一个赋值,A是任意的公式,A在δ下的值记 为δ(A)。δ(A)=T,或者 δ(A)=F。定义如下:
(1)如果A是原子公式R(t1…tn),则δ(A)=T当且仅当〈δ(t1),…, δ(tn)〉∈Rµ; (2)如果A是B,则δ(A)=T当且仅当δ(B)=F; (3)如果A是B∧C,则δ(A)=T当且仅当δ(B)=T且δ(C)=T; (4)如果A是B∨C,则δ(A)=T当且仅当δ(B)=T或δ(C)=T; (5)如果A是B→C,则δ(A)=T当且仅当δ(B)=F或δ(C)=T; (6)如果A是vB,则δ(A)=T当且仅当对任何d∈D,都有(v/d)(B)=T;
P:…是紫色的。 Px:x是紫色的。
让开语句有真值的方法:
(1)用个体常项代替个体变元。
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