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面向计算机科学的数理逻辑复习文档

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第二节 一阶语言

一、基本概念:一阶语言的八类符号 1、个体符号:a、b、c

2、关系符号:F、G、H(n元关系符号、相等符号(特殊的二元关系符号)) 3、函数符号:f、g、h(m元函数符号)

4、自由变元符号和约束变元符号(u、v、w和x、y、z) 5、联结符号(5类联结符号)

6、量词符号(全称量词符号?、存在量词符号?)(量词、全称量词、存在量词) 7、标点符号(左括号、右括号和标点)

二、基本概念:项

1、 概念: t∈Term(L),当且仅当它能由(有限次使用)以下的⑴、⑵生成: ⑴、a、u∈Term(L)(单独一个个体符号是项、单独一个自由变元符号是项) ⑵、如果t1,…tn∈Term(L),并且f是n元函数符号,则f(t1,…tn)是项 2、 概念:闭项(不含自由变元符号的项)

3、 概念:对项的结构作归纳(如何证明Term(L)中所有的元都具有某个性质)

三、基本概念:原子公式

1、 概念:L的表达式是Atom(L)中的元,当且仅当它有⑴、⑵两种形式之一 ⑴、F(t1,…tn),其中F是n元关系符号,并且t1,…tn∈Term(L) ⑵、≡(t1,t2)(可以更直观的简写为:t1≡t2) 2、 注意:原子公式不是归纳定义

四、基本概念:公式

1、 概念:U(s1,…,sn) 表示符号s1,…,sn出现在表达式U中 2、 概念:A∈Form(L),当且仅当它能由(有限次使用)以下的⑴~⑷生成: ⑴、Atom(L)∈Form(L) ⑵、如果A∈Form(L),则(?A)∈Form(L) ⑶、如果A、B∈Form(L),则(A*B)∈Form(L) ⑷、如果A(u)∈Form(L),x不在A(u)中出现,则?xA(x),?xA(x)∈Form(L) 3、 概念:闭公式(语句)(不含自由变元符号的公式)

4、 概念:拟公式(与公式结构相似的表达式、拟公式不是公式) 5、 概念:对公式的结构作归纳

五、定理群1

1、 定理1:L的任何项恰好具有以下三种形式之一:

2、 定理2:如果t是f(t1,…tn)的段,则t=f(t1,…tn)或t是ti的段 3、 定理3:L的任何公式恰好具有以下八种形式之一:

六、定理群2

1、 概念:全称公式、存在公式(全称公式:?xA(x),存在公式:?xA(x))

2、 概念:量词的辖域(如果?xA(x)是B的段,则称A(x)是?x在B中的辖域) 3、 性质:量词的辖域是拟公式,联结符号如果出现在量词的辖域中,则可能是拟公式 4、 定理1:L的任何公式中任何全称量词或存在量词有唯一的辖域

5、 定理2:如果A是?xB(x)中的段,则A=?xB(x)或是?xB(x)的段

第三节 语义

一、基本概念:一阶语言的解释(后面五类符号,在所有一阶语言中都是相同的) 1、一阶语言和某个结构有联系(一阶语言是用来描述这个结构的)

2、一阶语言和任何结构无联系(一阶语言是一个一般的,抽象的一阶语言) 首先需要一个论域(只要求是不空的集合),然后再在该论域中如下解释: ⑴、个体符号解释为论域中的个体

⑵、n元关系符号解释为论域上的n元关系 ⑶、m元函数符号解释为论域上的m元全函数

3、概念:全函数(处处有定义的函数,函数的运算结果不会跑到论域之外)

二、基本概念 1、 基本规定

⑴、项f(t1,…tn)被解释为论域中的个体:?(a1,…an) ⑵、原子公式F(t1,…tn)被解释为命题:a1,…an有R关系 2、 系列结论

⑴、闭项和闭公式的解释(分别解释为论域中的个体,或命题)

⑵、含自由变元的项,经过解释(得到论域上的n元全函数)和指派,得到论域中的个体 ⑶、对于一个含自由变元的公式,经过解释(得到命题函数)和指派,得到命题 3、 说明

⑴、区分:个体符号解释为个体,自由变元符号指派为个体

⑵、一次性指派:同时将所有的可数无限多个自由变元符号,指派为论域中的个体

三、基本概念

1、 概念:一阶语言L的赋值v(包括一个论域D和一个赋值函数v)

2、 概念:项的值(L的项在以D为论域的赋值v之下的值,递归定义如下) 3、 定理:设v是以D为论域的赋值,并且t∈Term(L),则tV∈D(对项的结构做归纳)

四、基本概念

1、 概念:定义一个新的赋值v(u/a):它与原来的v处处相同,只是作用在自由变元符号u时,可能会不同

2、 概念:公式的真假值(L的公式在以D为论域的赋值v之下的真假值,递归定义如下) ⑴、取u不在A(x)中出现,由A(x)构作A(u)

⑵、?xA(x)是由A(u)生成的,所以?xA(x)V要由A(u)V来决定

⑶、?xA(x)V=1的涵义:无论v指派u为D中的哪一个个体a,都有A(u)V=1 ⑷、对于原来在A(x)中,现在仍在A(u)中的自由变元w来说,wV保持不变

★★归纳:如果v是?xA(x)V中的指派,那么v(u/a)表示除此之外,还要给自由变元符号U作指派

3、定理:设v是以D为论域的赋值,A是公式,则AV∈{0,1}

五、基本概念

1、 概念:一致的(有相同论域的两个赋值v和v’,在四类符号上是一致的)

2、 定理:设v和v’是有相同论域的两个赋值,并且它们在项t和公式A所含的四类符号上都是一致的,则tV=tV’,AV=AV’

六、基本概念

1、 概念:∑V(∑表示Form(L)中的公式集)

2、 概念:∑是可满足的(存在赋值v,使得∑V=1)

3、 概念:A∈Form(L)是有效的(对于任何赋值v,都有∑V=1)

4、 性质:可满足是由命题的内容决定的,而有效性是由公式的逻辑形式决定的 5、 性质:不存在一个统一的算法,用来判断L中公式的有效性或者可满足性

第四节 逻辑推论

一、逻辑推论

1、 符号:∑╞A(A是∑的逻辑推论,其中∑?Form(L),A∈Form(L)) 2、 概念:∑╞A,当且仅当对于任何赋值V,如果∑V=1,则AV=1 3、 概念:∑|≠A(存在赋值V,使得∑V=1,AV=0)

★★前者是指任何论域上的任何赋值V,后者是指存在以D为论域的赋值V 4、 性质:?╞A(则A是有效公式) 5、 概念:逻辑等值公式A|=|B

二、例题分析:注意找到捷径和方法

1、 如何证明一个逻辑推论是成立的(直接证明或者反证法)

2、 如何证明一个逻辑推论是不成立的(构造出这样的赋值V,使得∑V=1,AV=0) ⑴、性质:当确定赋值的论域时,问题在于论域的大小,和论域中有怎样的个体无关 ⑵、D上的n元关系F:FV={|a1∈D,…an∈D,且a1,…an满足F关系}

三、定理群

1、 引理1:如果A|=|A’并且B|=|B’,则有?A|=|?A’等7条性质

2、 约定:B、C是拟公式,则B|=|C的含义是指B’|=|C’(注意B’、C’的形成)

3、 等值替换定理:设B|=|C并且在A中把B的某些出现替换为C而得到A’,则A|=|A’ (注意:B和C可能是拟公式) 4、 对偶性定理:A’|=|?A(其中A’是A的对偶)

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第二节一阶语言一、基本概念:一阶语言的八类符号1、个体符号:a、b、c2、关系符号:F、G、H(n元关系符号、相等符号(特殊的二元关系符号))3、函数符号:f、g、h(m元函数符号)4、自由变元符号和约束变元符号(u、v、w和x、y、z)5、联结符号(5类联结符号)6、量词符号(全称量词符号?、存在量
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