谓词公式的性质

2024年6月24日08:14:10谓词公式的性质已关闭评论

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。

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