让我们先看下面的例子.
例1.1 设集合A={1,2,…,10},考察下面的推理:
“A中的数皆大于零.6是A中的数,所以6大于零.”
如果用pi表示“i∈A”,用qi表示:“i>0”(i=1,2,…,10).上面的推理在命题演算PC中,可以化为下面正确的推理形式:
若把A改成全体自然数集或者正有理数的集合,那么上面的形式推理就遇到了麻烦,遇到了从有限的个体对象到无限的个体对象的转变.为了建立新的形式化方法,我们需要下面的一些概念.
定义1.1 某一语言环境中可能论及的每一件事物所组成的整体,叫做论域或者个体域.论域中的元素叫个体;表示个体的符号叫个体词;表示某一论域中任意个体的符号叫个体变项;表示某一论域中一个特定个体的符号叫个体常项.
例1.2 在集合论中,取全体集合作成的类V作为个体域,空集∅就是其中的一个个体常项,对任意的x∈V,x(表示任意的集合)是一个个体变项.我们还可以取自然数集N作为个体域,任意的n∈N,n(表示任意的自然数)是一个个体变项,0是它的一个个体常项.
例1.3 考虑下面的两个命题:
在命题(1)中,如果令F表示“……是圆的”这个性质,则F(x)就表示“x是圆的”.如果用a表示“这个皮球”,那么F(a)就表示“这个皮球是圆的”.也就是说,命题(1)的形式表达式为F(a),这里,F是一个一元谓词,表示“圆”这种性质.x和a是个体词,它们表示具有“圆”这种性质的个体.其中x是不固定的,因此,x是一个个体变项,a是固定的,a是一个个体常项.
在命题(2)中,如果令G表示“……是……的弟弟”,则G(x,y)表示“x是y的弟弟”.如果用a表示“周建人”,用b表示“鲁迅”,那么G(a,b)就表示“周建人是鲁迅的弟弟”.也就是说,命题(2)可以表示为G(a,b).这里,G是一个二元谓词,表示“甲是乙的弟弟”这种关系,x,y和a,b都是个体词.其中x和y是个体变项,a和b是个体常项.
定义1.2 刻画一个个体性质的词称为一元谓词,刻画两个个体之间关系的词称为二元谓词.一般地,刻画n个个体之间关系的词称为n元谓词.
与命题相比,谓词具有更强的表达能力:其一,谓词具有概括能力,但命题没有概括能力.例如,为了表达:××是一种动物,则有多少动物就要用多少个命题来表示.令
p1表示:“老虎是一种动物”.(www.daowen.com)
p2表示:“河马是一种动物”.
p3表示:“猩猩是一种动物”.但是,这些命题只要用一个谓词animal(x)就可以了,其中x可以是老虎、河马、猩猩,等等.于是,上面三个命题又可以表示成:
p1:animal(老虎).
p2:animal(河马).
p3:animal(猩猩).
其二,命题只能代表某种固定的情况,而谓词可以代表变化着的情况.例如,设有两个命题p和q,p表示:“天津是一座城市”,q表示:“老虎是一座城市”.那么p是一个真命题,q是一个假命题.但是,谓词值的真假却可以因参数而异.如:city(x).同是一个谓词city,当它的参数x为天津时,city(天津)(即:天津是一座城市)是一个真命题;当参数x为老虎时,city(老虎)(即:老虎是一座城市)是一个假命题.
其三,可以利用谓词在不同的知识之间建立联系.例如,设Human(x)表示:“x是人”,Lawed(x)表示:“x受法律管制”,则这两个谓词可以联结成一个更复杂的命题:Human(x)→Lawed(x).它表示:“人人都要受法律的管制”.
值得注意的是:谓词或关系词是不能脱离个体词而独立存在的.
除了个体词和谓词以外,组成命题成分的还有量词.
定义1.3 用来表示命题中数量的词叫量词.
在狭谓词逻辑中,常用的量词有全称量词和存在量词两种.全称量词表示“所有的”或“任一个”等等.存在量词表示“有的”或“存在”等等.全称量词表示所有的个体都具有给定谓词所表示的性质或关系;存在量词表示存在(即至少有一个)个体具有给定谓词所表示的性质或关系。
通过以上分析可以看出,一个一阶语言L除了包含命题语言L0的一切符号外,还要包括一些表示个体词、谓词和量词的符号.
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