Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Мат. лог. (Л-3).doc
Скачиваний:
19
Добавлен:
17.11.2019
Размер:
477.7 Кб
Скачать

1.1.10 Основная теорема логического вывода.

Следующая теорема определяет условия, при которых можно проверить правильность схемы рассуждений без использования таблиц истинности. Именно на этой теореме основаны все методы логического вывода как в логике высказываний, так и в логике предикатов. Поэтому ее можно назвать основной теоремой логического вывода.

Теорема 1. Формула В является логическим следствием формул тогда и только тогда, когда формула общезначима.

Доказательство. Необходимость. Пусть В является логическим следствием формулы . Докажем, что общезначима.

Рассмотрим произвольный набор значений переменных .

Если на наборе все формулы истинны, то истинной будет и конъюнкция . Из определения логического следствия вытекает истинность формулы В на наборе и, следовательно, истинность импликации .

Если на наборе хотя бы одна формула ложна, то и конъюнкция ‑ ложна, но импликация , в силу её определения, будет истинной независимо от того, какое значение принимает В. Следовательно, на наборе формула общезначима.

Достаточность. Предположим, что формула общезначима. Тогда для любого набора значений переменных , на котором все формулы истины, формула тоже истина. Поскольку общезначима, то в силу определения импликации, на наборе формула В истина. Поэтому формула В является логическим следствием формул .

Из теоремы 1 вытекает, что если , то или .

Теорема 2. Формула В является логическим следствием формул тогда и только тогда, когда формула невыполнима, т.е. .

Доказательство. По теореме 1 формула В является логическим следствием формул тогда и только тогда, когда общезначима, или, что то же, отрицание формулы невыполнимо. Но по закону де Моргана . 

Доказательство «от противного».

Из теоремы 2 вытекает принцип дедукции, что если , то или .

На основе этого принципа строится способ доказательства, который называется доказательством "от противного" или "reductio ad absurdum". В этом случае в множество аксиом добавляется высказывание, равное отрицанию того, что необходимо вывести. После этого нужно доказать, что из расширенного множества аксиом выводимо противоречие.

Пример. Требуется доказать или опровергнуть вывод

{ , , }½= .

Решение. Докажем, что { , , , }½= 0.

Обозначим`

(1),

(2),

(3),

(4).

Тогда из

(4) Þ`С=1 Þ С=0 (5),

(4) Þ`D=1 Þ D=0 (6),

(6) и (3) Þ A=1 (7),

(7) и (1) Þ B=1 (8),

(8) и (2) Þ С=1 (9),

(8) и (9) Þ , то есть противоречие.

Значит, верно, что .

Доказательством "от противного" имеет смысл пользоваться, когда необходимо доказать утверждение вида дизъюнкции или следования.

Задача выявления выполнимости и общезначимости формулы может оказаться довольно длительной процедурой. Заманчиво иметь более эффективный алгоритм проверки, чем последовательный просмотр всех интерпретаций.

1.1.11 Приведение к нормальным формам.

Как, анализируя формулу в нормальной форме, можно сделать вывод о её общезначимости или невыполнимости? Возьмем ДНФ, то есть представление формулы в виде дизъюнкций конъюнкций . Для того чтобы сделать вывод о её общезначимости, нужно анализировать всю формулу целиком: каждая конъюнкция общезначимой формулы может быть истинной на нескольких наборах значений переменных. В то же время вывод о невыполнимости дизъюнкции конъюнкций можно сделать легко: каждая конъюнкция ДНФ невыполнимой функции должна быть невыполнима, а это очень легко проверить: конъюнкция невыполнима тогда и только тогда, когда она содержит хотя бы одну пару противоположных сомножителей. Полностью аналогично можно использовать представление в виде КНФ, но для определения общезначимости функции. Очевидными следствиями предыдущих теорем являются:

Теорема 3. Для того, чтобы формула В была логическим следствием формул , необходимо и достаточно, чтобы каждая конъюнкция ДНФ формулы содержала пару противоположных сомножителей.

Теорема 4. Для того, чтобы формула В была логическим следствием формул , необходимо и достаточно, чтобы каждый дизъюнкт КНФ формулы содержала пару противоположных слогаемых.

В качестве примера докажем правильность схемы рассуждения «Узнала-спросила»

(пример 2 из пункта 1.1.9) приведением к ДНФ:

Поскольку каждый конъюнкт содержит пару противоположных сомножителей, эта формула невыполнима и, следовательно, схема рассуждения «Узнала-спросила» правильна. Заметим, что это доказательство намного проще построения и анализа таблиц истинности.