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人工智能课后答案第三章

1.基于谓词逻辑的机器推理方法:自然演绎推理,归结演绎推理,基于规则的演绎推理。

2. 求下列谓词公式的子句集
(1) x y(P(x,y) Q(x,y))
解:去掉存在量词变为:P(a,b)
Q(a,b) 变成子句集{ P(a,b),Q(a,b )}
(2) x y(P(x,y) Q(x,y)) 解:去掉蕴涵符号变为:x y(¬ P(x,y)
Q(x,y)) 去掉全称量词变为:¬ P(x,y)
Q(x,y) 变成子句集{ ¬ P(x,y) Q(x,y)}
(3) {()[(,)(,,)]}x P x y zQ x z zR x y z ∀→∃∀∨∀
()(,)(,(),)P x Q x z R x f x z ⌝∨∨
(4)((,,,,,)(,,,,,)(,,,,,))x y z u v w P x y z y v w Q x y z y v w R x y z u v w ∃∀∃∃∀∃∨∧ {p(a,y,f(y),y,v,g(y,v)) Q(a,y,f(y),y,v,g(y,v)), p(a,x,f(x),x,z,g(x,z))
R(a,x,f(x),h(x),z,g(x,z))} 3. 试判断下列子句集中哪些是不可满足的
(1)使用删除策略
(2)归结
4.用合一算法求下列公式集的最一般合一。

(1)W={Q(a,x),Q(y,b)} 最一般合一为:{a/y,b/y} (2){()((,))}W Q x y z Q u h v v u =,,,,,
最一般合一为:{z/u,h(v,v)/y,z/x}或{x/u,h(v,v)/y,x/z}
5.用归结原理证明,G 是否可肯定是F 的逻辑结果。

(1) F 1 (
x)(P(x)(Q(x)∧R(x)) F 2 (
x) (P(x) ∧S(x) G (x)(S(x) ∧R(x))
证明:利用归结反演法,先证明F 1 ∨ F 2 ∨¬G 是不可满足的。

求子句集:
(1) ¬P(x) ∨Q(x)
(2) ¬P(z) ∨R(z)
(3)P(a)
(4)S(a) (5) ¬S(y) ∨ ¬ R(y) (¬G)
利用归结原理进行归结
(6)R(a) [(2),(3), σ1={a/z}]
(7) ¬ R(a) [(4),(5), σ2 ={a/y}]
(8)Nil [(6),(7)]
所以S 是不可满足得,从而G 是F 1和F 2的逻辑结果。

(2)F (
x) ( (y)P(x ,y) ∧ Q(y)) (y)(R(y) ∧ T(x,y))) G ¬ (x) R(x) (x) (y) P(x ,y) ¬ Q(y))
证明:利用归结反演法证明,先证明F
¬G 是不可满足的。

把F 、¬G 化成子句集:
(1) ¬P(x ,y) ∨¬Q(y) ∨R(f(x))
(2) ¬P(v ,u) ∨¬Q(u) ∨T(v, f(u))
(3) Q(b)
(4) P(a ,b)
(5) ¬R(z)
对上述式子进行归结:
(6) ¬P(x ,b) ∨R(f(x)) (1)和(3)归结,{b/y}
(7)R(f(x)) (4)和(6)归结,{a/x}
(8)NIL (5)和(7)归结{f(x)/z}
S F1 F2
所以G是F、的逻辑结论。

(3)F1 (x) (A(x)∧¬B(x)( y) (D(x,y)∧C(y)))
F2 (x) (E(x)∧A(x) ∧ (y) (D(x,y)E(y)))
F3 (x) (E(x)¬B(x))
G (x) (E(x) ∧C (x))
证明:利用归结反演法证明,先证明F1 F2 F3 ¬G是不可满足的。

求子句集:
F1:
(1)¬A(x)∨B(x) ∨D(x,w)
(2)¬A(y)∨B(y) ∨C(t)
F2
(3)E(a)
(4)A(a)
(5)¬ D(a,z) ∨E(z)
F3
(6)¬E(u) ∨¬B(u)
¬G
(7)¬E(v) ∨¬C(v)
对子句集进行归结:
(8)¬B(a) [(3)(6){a/u}]
(9)¬C(a) [(3)(7){a/v}]
(10)B(a) ∨C(t) [(2)(4){a/y}]
(11)C(a) [(8)(10){a/t}]
(12)Nil [(9)(11)]
6 用归结原理证明下述推理正确。

已知:狗都会吠叫和咬人。

任何动物吠叫时总是吵人的。

松狮是狗。

结论:松狮是吵人的。

证明:首先定义如下谓词:
B(x):x是咬人的。

F(x):x是吠叫的。

D(x):x是狗。

N(x):x是吵人的。

G(x):x是松狮。

将上述各语句翻译成谓词公式:
F1: x (D(x) (B(x) F(x)))
F2: x (F(x)N(x))
F3: x (G(x) D(x))
G: x (G(x) N(x))
利用归结反演法,先证明F1 F2 F3 ¬G是不可满足的。

F1 F2 F3 ¬G的子句集为
(1)¬D(x) B(x)
(2)¬D(y) F(y)
(3)¬F(z) N(z)
(4)¬G(u) D(u)
(5)G(a)
(6)¬N(a)
进行归结得:
(7)B(a) [(1)(5){a/x}]
(8)F(a) [(2)(5){a/y}]
(9)¬F(a) [(3)(6){a/z}]
(10)NIL [(8)(9)]
得证。

、Clyde、Oscar是三只大象,关于它们,已知如下事实:
(1)Sam是粉红色的;
(2)Clyde是灰色的且喜欢Oscar;
(3)Oscar是粉红色或者是灰色(但不是两种颜色)且喜欢Sam。

用归结反演方法证明一只灰色大象喜欢一只粉红色大象。

解首先定义如下谓词:
Pink(x)表示x是粉红色的大象。

Gray(x) 表示x是灰色的大象。

Likes(x,y)表示喜欢y。

已知条件可以表示成如下谓词公式:
(1)Pink(Sam)
(2)Gray(Clyde)Likes(Clyde,Oscar)
(3)(Gray(Oscar)Pink(Oscar))Likes(Oscar,Sam)设求证的公式为:
G:x y(Gray(x) Pink(y) Likes(x,y))
把其否定化为子句形式
(1) Pink(Sam)
(2) Gray(Clyde)
(3) Likes(Clyde,Oscar)
(4) Gray(Oscar)Pink(Oscar)
(5) Likes(Oscar,Sam)
(6) ¬Gray(x)¬ Pink(y)¬Likes(x,y)
进行归结:
(7)¬Gray(x)¬Likes(x,Sam)(1)(6)归结{Sam/y}
(8)¬Gray(Oscar)(5)(7){Oscar/x}
(9)Pink(Oscar) (4)(8)
(10)¬Gray(x)¬Likes(x,Oscar)(6)(9)归结{Oscar/y}
(11)¬Likes(Oscar,Sam)(2)(10)归结{Oscar/y}
(12)Nil (3)(11)归结{Sam/y}
8张某被盗,公安局派五个侦察员去调查,研究案情时,侦察员A说:“赵与钱中至少有一人作案”;侦察员B说:“钱与孙至少有一人作案”;侦察员C说:“孙与李中至少有一人作案”;侦察员D说:“赵与孙中至少有一人与此案无关”;侦察员E说:“钱与李中至少有一人与此案无关”。

如果这五个侦察员说的都可信,试用消解原理求出谁是盗窃犯。

解:定义谓词用P(x)表示x作案,a,b,c,d分别代表赵、钱、孙、李,则五个侦察员得话可用谓词公式表示为
(1)P(a)∨P(b)
(2)P(b)∨P(c)
(3) P(c)∨P(d)
(4)¬P(a)∨¬P(c)
(5)¬P(b)∨¬P(d)
要求的公式为
G:xP(x) (即存在x,x是罪犯)将其化为否定形式再析取一个辅助谓词PA(x) 得(6)P(x)∨PA(x)
对上面式子进行归结得
(7)¬P(d)∨P(c) (2)(5)归结
(8)P(c) (3)(5)归结
(9)PA(c) (8)(6)归结,{c/x}
(10)¬P(c)∨P(d) (1)(4)归结
(11)P(b) (3)(5)归结
(12)PA(b) (8)(6)归结,{b/x}所以,罪犯为钱和孙两个人。

9.归结策略:
删除策略
支持集策略
线性归结策略
单元归结策略
语义归结策略
祖先过滤型策略
10.见第5题
11.。

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