在对一个公理系统的研究过程中,人们所关心的主要问题是:在系统的公理和推理规则给定之后,根据这些公理和规则能够推演出哪些定理,能够推出多少定理以及如何推演定理.现在,我们的任务就是要利用PC的公理和推理规则,将其余的“重言式”找出来.这个推演的过程叫证明,其定义如下:
定义3.1 满足下面两个条件之一的公式所组成的有穷公式序列φ1,φ2,…,φn称为本系统的一个证明.
(1)φi(i=1,2,…,n)是公理之一;
(2)φi是由序列中排在前面的两个公式运用MP规则得到的,或者由序列中排在前面的一个公式运用定义得到的.证明的有穷公式序列的最后一个公式φn如果是α,那么称该证明是公式α的一个证明,或说α是可证的,记作,并称α是本系统的一个定理.在不引起混淆时,也记作α.
一般情况下,我们有如下的定义:
定义3.2 设α是任一公式,Φ是任一公式集.如果存在一个有穷的公式序列,其末项是公式α,而且该序列中的每个公式或是一个公理,或是属于Φ,或是由排在前面的两个公式应用MP规则得到的,或者由序列中排在前面的一个公式运用定义得到的.那么称公式α是从公式集Φ可演绎的,记作Φ.当Φ=∅时,即
PC系统有下面的定理:
定理1和定理2分别被称为命题演算PC中的三段论原则和同一原则.定理3和定理4均被称为命题演算PC中的排中律.定理5是命题演算的双重否定原则,定理6是它的逆.定理7是命题演算的假言易位原则.定理8和定理9统称为命题演算PC的合取否定的德·摩根律.定理10被称为析取的左附加原则.
下面证明定理1.
现在我们能用的工具只有公理和推理规则.为了证明定理1,我们首先观察它的形状与哪条公理相似,然后确定使用的工具.通过观察发现,只要在公理A4中将α换成⇁α即可.于是,关于定理1,我们有如下的证明.
在以后的证明中,除公理和MP规则以外,定理1也可作为证明的工具使用.这一点与数学中的定理一样.(www.daowen.com)
下面证明定理2.
为了证明它,我们不妨取定理1中的γ为α.这样一来,定理1就变形为((β→α)→(α→β)→(α→α)).可以看出,我们只要适当选取β,使得前件β→α和α→β恰好是公理.于是,使用两次MP规则,就可以得到定理2.现在的问题是:β取什么,才能将前件β→α和α→β分离掉.通过把它们与公理A1和公理A2比较发现,取β为α∨α即可.于是关于定理2我们有如下证明:
下面证明定理3.
下面证明定理4.
下面证明定理5.
下面证明定理6.
定理7的证明:
定理8的证明:
定理9的证明:
定理10的证明:
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