1.谓词公式的解释
在命题逻辑中,对命题公式中每个命题变量赋予一个真值(T或F)的过程称为命题公式的一个解释。给定一个命题公式,根据连接词的定义就可以计算出它的真值。
在谓词逻辑中,由于公式中可能含有个体变量和函数,因此不能像命题公式那样直接进行真值赋值,而需要先确定个体变量和函数在个体域中的对应关系,然后再根据每个谓词的含义为其赋予真值。由于存在多种可能的对应关系,所以一个谓词公式可能有多个解释。对于每个解释,谓词公式都可以得到一个真值(T或F)。
2.谓词公式的永真性 、 可满足性 、 不可满足性
定义2.3 对于谓词公式 P ,如果它在个体域 D 上的所有解释下都为真,则称 P 在 D 上是永真的;如果 P 在任意非空个体域上都是永真的,则称 P 是永真的。
定义2.4 对于谓词公式 P ,如果它在个体域 D 上的所有解释下都为假,则称 P 在 D 上是永假的;如果 P 在任意非空个体域上都是永假的,则称 P 是永假的。
由此可见,要判断一个公式是否永真,需要对每个个体域上的所有解释进行检验。当解释的数量无限时,公式的永真性就难以确定了。
定义2.5 对于谓词公式 P ,如果存在至少一个解释使得 P 在该解释下为真,则称 P 是可满足的;否则,称 P 是不可满足的。
3.谓词公式的等价性
定义2.6 设 P 和 Q 是两个谓词公式,它们具有相同的个体域 D 。如果对于 D 上的任意一个解释, P 和 Q 都具有相同的真值,那么称 P 和 Q 在 D 上是等价的。如果对于任意的个体域 D , P 和 Q 都是等价的,那么称 P 和 Q 是等价的,并记作 P ≡ Q 。
下面列出经常会用到的一些主要等价式:
(1)交换律
P ∨ Q ⇔ Q ∨ P
P ∧ Q ⇔ Q ∧ P
(2)结合律
( P ∨ Q )∨ R ⇔ P ∨( Q ∨ R )
( P ∧ Q )∧ R ⇔ P ∧( Q ∧ R )
(3)分配律
P ∨( Q ∧ R )⇔( P ∨ Q )∧( P ∨ R )
P ∧( Q ∨ R )⇔( P ∧ Q )∨( P ∧ R )
(4)德摩根律
﹁( P ∨ Q )⇔﹁ P ∧﹁ Q
﹁( P ∧ Q )⇔﹁ P ∨﹁ Q
(5)双重否定率(对合率)
﹁﹁ P ⇔ P
(6)吸收率
P ∨( P ∧ Q )⇔ P
P ∧( P ∨ Q )⇔ P
(7)补余率(否定率)
P ∨﹁ P ⇔ T
P ∧﹁ P ⇔ F
(8)连接词化规律
P → Q ⇔﹁ P ∨ Q
(9)逆否律
P → Q ⇔﹁ Q →﹁ P
(10)量词转化律
﹁(∃ x ) P ⇔(∀ x )(﹁ P )
﹁(∀ x ) P ⇔(∃ x )(﹁ P )
(11)量词分配律
(∀ x )( P ∧ Q )⇔(∀ x ) P ∧(∀ x ) Q
(∃ x )( P ∨ Q )⇔(∃ x ) P ∨(∀ x ) Q
4.谓词公式的永真蕴涵
定义2.7 如果 P 和 Q 是两个谓词公式, D 是它们的共同个体域,那么当 D 上的任何一个解释都使 P → Q 为真时,我们说公式 P 永真蕴涵 Q ,记作 P → Q ,并称 Q 是 P 的逻辑结论, P 是 Q 的前提。
以下是一些常用的永真蕴涵式:
(1)假言推理
P , P → Q ⇒ Q
(2)拒取式推理
﹁ Q , P → Q ⇒﹁ P
(3)假言三段论
P → Q , Q → R ⇒ P → R
(4)全称固化
(∀ x ) P ( x )⇒ P ( y )
其中, y 是个体域中的任一个体,利用此永真蕴涵式可消去公式中的全称量词。
(5)存在固化
(∃ x ) P ( x )⇒ P ( y )
其中, y 是个体域中某一个可使 P ( y )为真的个体。利用此永真蕴涵式可消去公式中的存在量词。
(6)反证法
定理2.1 Q 为 P 1 , P 2 ,…, P n 的逻辑结论,当且仅当( P 1 ∧ P 2 ∧…∧ P n )∧﹁ Q 是不可满足的。
该定理是归结反演的理论依据。
上面列出的等价式及永真蕴涵式是进行演绎推理的重要依据,因此这些公式又称为推理规则。