Формулу Φ називають iстинною в теорії T, якщо Φ істинна на кожній моделi теорії T.
Справедливі такі твердження:
Кожна теорема теорії першого порядку T iстинна в T
(тeорeма iстинностi).
Кожна тавтологiя єтеоремою (теорема тавтології).
У наведених нижче прикладах використаємо теорему тавто-
логії (ТТ).
Приклад 6.11. 1. |− xA → А.
(Ах2) A ¬ A → x ¬ A, звідки за ТТ A ¬ x ¬ A → A, тобто
AxA → А.
2.(правило -ввeдeння). Якщо A A → B та x не вільне в A, то
A A → xB.
Якщо AA→ B, то A ¬ B → ¬ A за TT, звiдки A x ¬ B→ ¬ A за П5. Тодi A ¬ ¬ A→ ¬ x ¬ B за ТТ, отже, A A → xB.
3. (правилa -дистрибутивності та -дистрибутивності). Якщо A A → B, то маємо A xA → xB та A xA → xB.
Маємо A A→B (умова) та A B → xB (аксіома Ах2), звiдки за TT A A → xB, тому за П5 дістаємо A xA → xB.
Із умови маємо A ¬ B → ¬ A за TT, отже A ¬ A→ x ¬ A (Ах2), звiдки за ТТ A ¬ B → x ¬ A.
За П5 A x ¬ B → x ¬ A, тому за TT A ¬ x ¬ A → ¬ x ¬ B, тобто A xA → xB.
Наведені приклади дають змогу ввести похідні правила виведення:
−правило вв: A → B A A→ xB, якщо x не вiльне в A;
−правило -дис: A→B A хA → xB;
−правило дис: A→B A xA → xB.
4. (правило уособлення). Якщо A xA, то A A.
За п. 1 A xA → A. Звідси та з умови A xА за МР A A.
5. (правило узагальнення). Якщо A A, то A xA.
242
Якщо A A, то за П1 A xA A, звідки за TT A ← A → хA. Тоді A x ← A → xA за П5, тобто A xA xA.
Тепер A xA за П2.
6. A х уA ↔ у xА.
Із аксіоми Ах2 A A → хA за -дис маємо A уA → у xА, далі за П5 A х уA → у xА.
Аналогічно A у xА → х уA, тому за ТТ A х уA ↔ у xА. 7. A х уA → у xА. Маємо A A → хA (Ах2), звідки
AуA → у xА за -дис. За П5 маємо A х уA → у xА.
8.A х(A В) → xА хВ. Маємо
A A → хA (Ах2) та A В → хВ (Ах2),
звідки за ТТ маємо A A В → xА хВ. Тепер за П5 A х(A В) → xА хВ.
9.A xА хВ→ х(A В). ЗаТТмаємоAА→ A ВтаAВ→ A В, звідки A xА → х(A В) та A xВ → х(A В) за -дис.
Тепер A xА хВ → х(A В) за ТТ.
10.A х(A → B) → (A → хB) за умови х не вільне в А.
Маємо A х(A → B) → (A→B) (п. 1), звідки за ТТ дістаємо
A х(A → B) & A → B.
За правилом -введення A х(A → B) & A → хB, звідки за
TTA х(A → B) → (A → хB).
11.(правило симетрії). Для довільних термів a та b
A a = b ↔ b = a.
Маємо A x = y → x = x → x = x → y = x,
аксіома рівностi для ПС =
звідки A x = x → x = x → y = x → y = x за ТТ. Однак A x = x (Ах3), тому послідовно за MP
A x = x → y = x → y = x та A x = y → y = x.
Аналогiчно A y = x → x = y, тому A x = y ↔ y = x за ТТ. Звідси за ПП A a = b ↔ b = a.
243
12 (правило транзитивності). Для довільних термів a, b та c
A a = b → b = c → a = c. Маємо A y = x → y = z → y = y → x = z,
аксіома рівності для предикатного символу =
звідки A y = y → y = x → y = z → x = z за ТТ.
Однак A y = y (Ах3), тому за MP A y = x → y = z → x = z. Згідно із правилом симетрії A x = y → y = x, тому
A x = y → y = z → x = z за ТТ. За ПП A a = b → b = c → a = c. ◄
Нехай T − довiльна теорія першого порядку із множиною власних аксiом Ax, Γ − деяка множина формул. Розширення теорії T із множиною власних аксiом Ax Γ позначають T[Γ]. Теорію, отриману із T додаванням A як нової аксіоми, позначимо T[A].
Тeорeма дeдукції. Нехай A − замкнена формула. Тоді для довiльної формули B маємо:
T A A → B T[A] A B.
Теорію першого порядку T називають нeсупeрeчливою, якщо нe існує формули Φ такої, що T A Φ та T A ¬Φ.
Нeсупeрeчливу теорію першого порядку T називають макси мальною (інколи кажуть повною), якщо для кожної замкненої
формули Φ маємо або T A Φ, або T A ¬Φ.
Приклад 6.12. Позначимо S замкнену формулу
x y(x = y),
істинну тільки на 1-eлeмeнтних iнтeрпрeтаціях. Тодi ¬ S істинна на всіх n-eлeмeнтних інтeрпрeтаціях, дe п > 1. Якщо A S, то B S,
що нeможливо; якщо ж A ¬ S, то B ¬ S, що також нeможливо.
Із наведеного прикладу маємо, що числення предикатів першого порядку не є максимальним (є неповним).
Завдання для самостійної роботи
1. Побудувати виведення в численні предикатів: 1) A¬ xB ↔ x ¬ B та A ¬ xB ↔ x ¬ B;
244
2) A хA ↔ x ← ← A; 3) A х уA ↔ у xА;
4) A хA xВ → x(А В); 5) A хA& xВ ↔ x(А & В); 6) A х(A & В) → xА & хВ;
7)A х(A & B) → хA & B;
8)A xА B ↔ x(А В), якщо x нe вільна у В;
9)A xА В ↔ x(А В), якщо x нe вільна у В;
10)A xA & B ↔ x(A & B) за умови х не вільне у В;
11)A хA & B ↔ x(А & В) за умови х не вільне у В;
12)A (A → хB) → ( хA → B);
13)A x(А → В) → ( хА → xВ);
14)A x(А → В) → ( хА → xВ);
15)A ( хА →xВ) → x(A → B);
16)A ( хА → xВ) → x(A → B).
2.Чи є істотною умова замкненості формули А в теоремі дедукції?
3.Доведіть, що теорія першого порядку T супeрeчлива тоді й
тільки тоді, коли T A А для кожної формули А мови теорії T. 4. Нехай А - замкнена формула. Доведіть таке твердження:
–якщо неправильно T AА, то T [A] несуперечлива;
–T A А тоді й тільки тоді, коли T [←A] суперечлива.
245
Список літератури
1. |
Глушков В. М. |
в кибернетику / В. М. Глушков. – |
|
Глушков В. МВведение. |
|||
К. : Изд-во АН УССР, 1964. |
|
программирование |
|
2. |
Алгебра, языки, |
||
/В. М. Глушов, Г. Е. Цейтлин, Е. Л.Ющенко. – |
3-е изд., перераб. и |
||
доп.–К.:Наук.думка,1989. |
|
|
|
3.Єжов І. І. Елементи комбінаторики / І. І. Єжов, А. В. Скороход, М. Й. Ядренко. – К. : Вища шк., 1972.
4.Калужнин Л. А. Введение в общую алгебру / Л. А. Калужин.
–М.: Наука,1973.
5.Калужнiн Л. А. Алгоритми i математичнi машини /Л. А. Калужнiн, В. С. Королюк. – К. :Вища шк., 1964.
6. Кривий С. Л. Дискретна математика : вибрані питання
/С. Л. Кривий. – К.: Вид. дім "Києво-Могилянська акад.",2007.
7.Кривий С. Л. Збірник задач з дискретної математики : вибрані питання /С. Л.Кривий, О. М. Ходзинський. – К. : Бізнесполіг-
раф, 2008.
8.Кук Д. Компьютерная математика / Д. Кук, Д. Бейз. – М. :
Наука, 1990.
9. Нікітченко М. С. Прикладна логіка / М. С. Нікітченко, С. С. Шкільняк. – К. : ВПЦ "Київ. ун-т", 2013.
10. Нікітченко М. С. Математична логіка та теорія алгоритмів
/М. С. Нікітченко, С. С. Шкільняк. – К. : ВПЦ "Київ. ун-т", 2008.
11.Кузнецов О. П. Дискретная математика для инженера
/О. П. Кузнецов, Г. М. Адельсон-Вельский. – 2-е изд., перераб. и доп.
– М. : Энергоатомиздат, 1988.
12.ТрохимчукР. М. Дискретна математика /Р. М. Трохимчук. – К.:Вид.дім"Персонал", 2010.
13.ТрохимчукР. М. Збірник задач і вправ з дискретної математики /Р. М. Трохимчук.– К. : ВПЦ "Київ. ун-т", 2008.
14.ТрохимчукР. М. Збірник задач і вправ з теорії множин i відношень : навч. посіб. /Р. М. Трохимчук.–К. : ВПЦ"Київ. ун-т", 2012.
15.Хромой Я. В. Математична логіка /Я.В.Хромой. – К.: Вища шк.,1983.
16.Хромой Я. В. Збірник задач і вправ з математичної логіки
/Я.В.Хромой.– К. : Вища шк., 1978.
246