2.2. Теорема дедукції
Теорема дедукції дає нове правило виведення у логіці висловлювань, і тому вона є важливою під час доведення теорем і різних висловлювань.
Теорема дедукції 2.2.1. Якщо Г – множина формул, А і В – формули і Г, ├ В, то ├ . Зокрема, якщо ├ В, то ├ .
Доведення.
Нехай В1,
В2,…,
Вn
– виведення із
формули В,
тобто Вn
= В.
Доведення будемо проводити індукцією
по і –
довжині виведення
формули В.
При і = 1 В1 повинне бути або: а) елементом Г; б) аксіомою; в) самою формулою А.
У випадках “а” і “б” теорема
випливає з того, що за схемою А1
маємо
.
Звідси за МР
отримаємо, що
.
У випадку “б”, тобто коли
,
із доведеного вище маємо, що
├
А ─
теорема. Отже,
├
і випадок і =1
цим вичерпано.
Нехай тепер
├
справедливе для всіх
.
Покажемо, що
├
.
У цьому випадку можливі такі варіанти:
а)
є аксіомою; б)
є елементом Г;
в)
;
г)
є наслідком за правилом МР
деяких формул
і
,
і
має вигляд
.
Доведення випадків “а” - “в” нічим не відрізняється від доведення цих випадків для і =1.
У випадку “г”, використовуючи
принцип індукції, маємо
├
і
├
.
За схемою аксіом А2
маємо
Отже, за правилом МР
отримаємо
├
і знову за правилом МР
─
,
що й потрібно було довести.
Теорема 2.2.2.
Довести, що
├
.
Доведення. За означенням теорії L
1) ─ гіпотеза;
2)
─ гіпотеза;
3) А ─ гіпотеза;
4) використовуючи МР із 1 і 3, отримаємо В;
5) використовуючи МР із 2 і 4, отримаємо С.
Отже,
├
С і за теоремою дедукції
маємо
├
що
й потрібно було довести.
Теорема
2.2.3. Довести, що
В├
Доведення. За означенням теорії L
─ гіпотеза;В ─ гіпотеза;
А ─ гіпотеза;
використовуючи МР із 1 і 3, отримаємо ;
використовуючи МР із 2 і 4, отримаємо С.
Отже,
├
С, і за теоремою дедукції
маємо
В ├
,
що й потрібно було довести.
Теорема 2.2.4. Для будь-яких формул А і В такі формули є теоремами формальної теорії L:
а)
;
д)
;
б)
;
є)
;
в)
;
ж)
;
г)
.
Доведення а)
├
.
1)
– схема аксіом А3;
2)
– теорема 2.1.1;
3)
– теорема 2.2.3;
4)
– схема аксіом А1;
5) – за MP із 3 і 4.
Доведення б) .
1)
– схема аксіом А3;
2)
– теорема 2.2.4 а;
3)
– за МР
із 1 і 2;
4)
– схема аксіом А1;
5) – теорема 2.2.2 і за МР із 3 і 4.
Зіставляючи теореми 2.2.4 а і 2.2.4 б, отримаємо теорему
,
що виражає відомий нам із алгебри логіки закон подвійного заперечення.
Доведення в)
├
1)
– гіпотеза;
2) – гіпотеза;
3)
– схема аксіом А1;
4)
– схема аксіом А1;
5)
– за МР
із 2, 3;
6)
– за МР
із 1, 4;
7)
– схема аксіом А3;
8)
– за МР
із 6, 7;
9)
– за МР
із 5, 8.
Отже, використовуючи 1 ─ 9,
маємо, що
├
В і за теоремою дедукції
отримаємо ├
.
Доведення г)
├
1) – гіпотеза;
2) – гіпотеза;
3)
– схема аксіом А3;
4)
– схема аксіом А1;
5) – за МР із 1, 3;
6) – теорема 2.2.2;
7) – за МР із 2, 6.
Отже, використовуючи 1─7,
маємо, що
├
В і, двічі застосувавши
теорему дедукції, отримаємо ├
Доведення д) .
1) – гіпотеза;
2) – теорема 2.2.4 а;
3)
– теорема 2.2.2;
4) – теорема 2.2.4 б;
5)
– теорема 2.2.2;
6)
– теорема 2.2.4 д;
7)
– за МР
із 5, 6.
Отже, використовуючи 1─7, маємо
├ і за теоремою дедукції отримаємо
├
Порівнюючи теореми 2.2.1 г і 2.2.1 д, отримаємо теорему
на якій ґрунтується метод доведення тверджень, відомий під назвою метод доведення від супротивного.
Доведення
е) ├
.
Оскільки А,
├
В, то за теоремою дедукції
отримаємо
За теоремою 2.2.4 д маємо
├
Використовуючи теорему 2.2.2, отримаємо
├
Доведення є)
1) – гіпотеза;
2)
─ гіпотеза;
3)
─ теорема 2.2.4 д;
4)
─ за МР
із 1, 3;
5)
─ теорема 2.2.4. д;
6)
─ за МР
із 2,5;
7)
─ схема аксіом АЗ;
8)
─
за МР
із 6, 7;
9) ─ за МР із 4, 8.
Отже,
,
├
,
і, застосувавши двічі теорему дедукції,
отримаємо
├
.
