理论教育 谓词演算公理系统QC

谓词演算公理系统QC

时间:2023-11-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:谓词演算的公理系统QC建立以后,运用它的公理和推理规则,能生成无穷多条定理.但是,本节中,我们只给出QC系统中常用的,有关量词的一些可证公式及其证明.由于命题演算系统PC是一阶谓词演算系统QC的一个子系统,因此,PC的定理也都是QC的定理,并且在PC的定理中,用L公式替换后的结果,也都是QC的定理.(不妨设α是PC的定理并且α′是在α中用L公式替换后的结果,那么α在PC中就有一个证明.根据这个证明

谓词演算公理系统QC

谓词演算的公理系统QC建立以后,运用它的公理和推理规则,能生成无穷多条定理.但是,本节中,我们只给出QC系统中常用的,有关量词的一些可证公式及其证明.

由于命题演算系统PC是一阶谓词演算系统QC的一个子系统,因此,PC的定理也都是QC的定理,并且在PC的定理中,用L公式替换后的结果,也都是QC的定理.(不妨设α是PC的定理并且α′是在α中用L公式替换后的结果,那么α在PC中就有一个证明.根据这个证明,我们可以构造一个α′的证明.)特别地,由于FPC系统和PC系统是等价的,所以,在证明中,我们也可以把FPC系统中的定理作为QC系统中已证的定理来使用.

QC系统有下面的定理:

1.∀x(P(x)∨⇁P(x)).

2.∀x P(x)→∃x P(x).

证明 定理1被称为一阶谓词逻辑的排中律.

关于定理1的证明:

关于定理2的证明:

QC系统有下面的定理:

3.∀x(P(x)∧Q(x))→∀x P(x)∧∀x Q(x).

4.∀x P(x)∧∀x Q(x)→∀x(P(x)∧Q(x)).

5.∀x(P(x)∧Q(x))↔∀x P(x)∧∀x Q(x).

7.∀x(P(x)↔Q(x))→(∀x P(x)↔∀x Q(x)).

8.∀x P(x)∨∀x Q(x)→∀x(P(x)∨Q(x)).

证明 关于定理3的证明:

关于定理4的证明:

关于定理5的证明:

关于定理6的证明:

关于定理7的证明:

同理可证:

关于定理8的证明:

同理可证:

QC系统有下面的定理:

9.∃x P(x)→⇁∀x⇁P(x).

10.⇁∀x⇁P(x)→∃x P(x).

11.∃x P(x)↔⇁∀x⇁P(x).(www.daowen.com)

12.∃x⇁P(x)→⇁∀x P(x).

13.⇁∃x⇁P(x)→∀x P(x).

14.⇁∃x P(x)→∀x⇁P(x).

证明 关于定理9的证明:

关于定理10的证明:

关于定理11的证明:

关于定理12的证明:

同理可证:

关于定理13的证明:

关于定理14的证明:

QC系统有下面的定理:

15.∀x(P(x)→Q(x))→(∃x P(x)→∃x Q(x)).

16.∀x(P(x)↔Q(x))→(∃x P(x)↔∃x Q(x)).

证明 关于定理15的证明:

关于定理16的证明:

QC系统有下面的定理:

17.∀x∀y R(x,y)↔∀y∀x R(x,y).

18.∃x∀y R(x,y)→∀y∃x R(x,y).

证明 关于定理17的证明:

同理可证:

关于定理18的证明:

由此可见,用逻辑系统证明一些公式,不是一件十分容易的事情.也就是说,机械地证明一个定理并不像有些人想象的那么容易.证明的效率与演绎系统和算法的设计都有关系.王浩1958年设计出了一个具有相当高效率的命题演绎系统,他的结果引起了人们的广泛注意(见文献[20]).但是,引入量词后,证明依旧很困难.

我们将在第六章的第四节中证明:谓词演算系统QC能够推出一阶公式中的所有永真的公式.这样一来,似乎QC的功能非常强了.但是,它的本事也就到此为止.在实际应用中,仅仅推演出永真公式是远远不够的.任何有意义的知识推理系统都要和非永真公式打交道,它的谓词都被指派以某种解释,即语义.在这些系统中的公式,一般都不是永真的.因此,我们应该使用含有语义的演绎系统.不过,现在讨论的这个语法演绎系统依然是一切语义演绎系统的共同基础,仍具有重要的意义.

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