
- •Розділ 6. Математична логіка
- •Історія розвитку
- •Часи Лейбниця були епохою, коли аксіоматична геометрія стародавніх греків переживала новий розквіт. Математика
- •Тільки у середині XIX ст. ірландський математик Дж. Буль частково втілив у життя
- •6.1.Поняття логіки висловлень
- •В природних мовах інформація передається за допомогою слів, об'єднаних у речення. Формальна логіка
- •Приклад. Визначити, які з даних речень є висловленнями:
- •Оповідальні речення бувають простими та складними. Складні речення, як правило, складаються з простих
- •Логіка висловлень — це алгебраїчна структура
- •Логічні зв'язки в логіці висловлень
- •Користуючись введеними логічними зв'язками, можна з елементарних висловлень будувати складні висловлення, що називаються
- •Для висловлення, що містить п атомів, можна скласти 2n інтерпретацій, як і для
- •Приклад. Записати у вигляді формули логіки висловлень і побудувати таблицю істинності висловлення «Якщо
- •Приклад. „Якщо ви виконаєте всі завдання, то отримаєте відмінну оцінку”.
- •Прочитання формул складних висловлень може бути неоднозначним, якщо не ввести дужки, що вказують,
- •Будь-якій формулі логіки висловлень можна поставити у відповідність деяке складне висловлення природної мови
- •Приклад. Записати у вигляді формули логіки висловлень таке речення: «Оскільки я ліг пізно
- •Приклад. Побудувати формулу для висловлень: «Якщо студент не підготувався до іспиту або йому
- •Виходячи з прийнятих формул логіки висловлень істиннісних значень, формули розділяються на тотожно істинні,
- •6.2. Дедуктивні висновки у логіці висловлень
- •Найважливішою характеристикою логічного висновку є відношення сумісності між його засновком та висновком. У
- •Приклад. Показати, що висловлення (А В) ¬С є логічним наслідком висловлення А ¬С.
- •Дедуктивним висновком називається висновок формули В
- •При створенні математичної логіки переслідувалася ціль побудови формальної мови для математичних міркувань і
- •Правила для дедуктивного висновку будуються на підставі загальнозначущих формул логіки висловлень виду А
- •Правила дедуктивних висновків
- •З усіх правил найбільш часто використовується правило відділення.
- •Приклад. Дано істинне висловлення
- •Приклад. Визначте тип правила дедуктивного висновку, яке було використане у такому міркуванні:
- •6.3.Обчислення висловлень
- •Для логічного аналізу необхідно створити сукупність правил визначення істинності або хибності висловлень.
- •Обчислення висловлень містить мову, систему аксіом і правила висновку.
- •Системи аксіом обчислення висловлень підбираються таким чином, щоб обчислення мало властивість
- •Крім правила відділення (Modus Ponens), у обчисленні висловлень часто використовується так зване правило
- •Приклад. Використовуючи правило підстановки і комутативний закон для диз'юнкції, довести загальнозначущість такої формули:
- •Система S1
- •Система S2
- •Приклад. Довести вивідність формули А А в системі S1.
- •Часто у математичних міркуваннях істинність твердження В доводять за припущенням істинності твердження А,
- •Приклад. Довести, що формула (¬А ¬В) ((¬А В) А) виведена в системі S2.
- •Всі теореми обчислення висловлень зв'язані з розв'язком такої задачі: «чи випливає це твердження
- •Замість прямого логічного висновку формули В з формули А часто виявляється зручним довести
- •Дві схеми доведення методом від супротивного
- •Доведення аналізом випадків

Найважливішою характеристикою логічного висновку є відношення сумісності між його засновком та висновком. У логіці правила висновку використовуються, щоб виводити одні істинні речення з інших істинних речень.
Висловлення В є логічним наслідком висловлення А, якщо формула А В є тотожно істинною. Це визначення може бути узагальнено на випадок довільного числа засновків таким чином: висловлення В називається логічним наслідком
висловлень А1, А2, ..., Ап, якщо А1 А2 ... Ап В —
тотожно істинна формула.

Приклад. Показати, що висловлення (А В) ¬С є логічним наслідком висловлення А ¬С.
Розв'язок. Достатньо впевнитися, що формула (А ¬С) ((А В) ¬С) є загальнозначущою. Використаємо тотожності логіки висловлень для еквівалентних перетворень, враховуючи, що
х y = f13(x, y) = x y .
(А ¬С) ((А В) ¬С) =
=¬ (А ¬С) ((А В) ¬С) =
=¬A C (A B) ¬C =
=¬A (A B) ¬C C =
=¬A (А В) I = І.

Дедуктивним висновком називається висновок формули В
зформули А, заснований на тому, що В є логічним наслідком
А.
Твердження 1. Висловлення В є логічним наслідком висловлення А, якщо висловлення А ¬В є тотожно хибним.
Твердження 2. Висловлення В є логічним наслідком висловлення А, якщо на всіх інтерпретаціях, на яких А істинне, В теж істинне.
Тотожна істинність або хибність засновку імплікації дозволяє зробити висновок про істинність або хибність наслідку.
Твердження 3. Якщо висловлення В є логічним наслідком висловлення А і висловлення А — тотожно істинне висловлення, висловлення В також є тотожно істинним.
Твердження 4. Якщо висловлення А є тотожно хибним, то для будь-якого висловлення В правильно, що А В.

При створенні математичної логіки переслідувалася ціль побудови формальної мови для математичних міркувань і доведень. У математиці і «чистій» логіці доводять теореми, тобто виводять наслідки з певних припущень.
Припущення називаються аксіомами або гіпотезами, при цьому передбачається, що вони тотожно істинні у всій розглянутій теорії.
Доведення являє собою логічний висновок списку висловлень.
Додавання висловлення у список доведення можливе, якщо дане висловлення є наслідком висловлень, внесених до цього списку раніше, або якщо воно є аксіомою чи гіпотезою.
Теорема вважається доведеною, якщо твердження теореми записане у список доведення, тобто якщо встановлено, що твердження теореми є логічним наслідком введених аксіом.

Правила для дедуктивного висновку будуються на підставі загальнозначущих формул логіки висловлень виду А В. Ці правила часто записують як правила формального висновку у такому вигляді:
A1 ,..., An
B
Тут А1, ..., Ап — засновки, а В — наслідок. Тавтологія, що відповідає такому правилу:
А1 А2 ... Аn В.

Правила дедуктивних висновків
Правило дедуктивного Тавтологія
висновку |
|
|||
|
A |
|
|
A (A B) |
|
|
|
|
|
|
A |
B |
||
|
|
|||
|
A, B |
|
((А) (В)) (А В) |
|
|
A |
B |
||
|
|
|||
A B, A |
(A B) ¬A B |
|||
|
||||
|
B |
|
|
|
|
A |
B |
(A В) A |
|
|
A |
|
|
Назва правила
Правило введення диз'юнкції Правило введення кон'юнкції
Правило видалення диз'юнкції
(Диз'юнктивний силогізм)
Правило видалення кон'юнкції

|
|
Правило |
|
|
Тавтологія |
|||
дедуктивного |
|
|
||||||
|
|
висновку |
|
|
|
|||
|
|
A B |
|
|
|
(А В) (¬В ¬А) |
||
|
|
B A |
|
|
||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
A, A B |
|
|
(А (A В)) В |
|||
|
|
B |
||||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
B, A B |
|
|
(¬B (А В)) ¬А |
|||
|
|
A |
|
|
||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
A B, B R ((А В) (В R)) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(А R) |
|
|
A R |
|
|||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
A B, |
|
R ((А В) (¬А R)) |
||||
|
|
A |
||||||
|
|
|
|
|
(В R) |
|||
|
|
B R |
|
|
Назва правила
Правило контрапозиції імплікації
Правило відділення (Modus Ponens)
Від'ємна форма правила відділення (Modus Tollens)
Гіпотетичний силогізм
Резолюція

З усіх правил найбільш часто використовується правило відділення.
Правило відділення має такий логічний сенс: якщо засновок правильний, то правильний і наслідок з нього.
Наведемо приклади міркувань за допомогою правила відділення:
«Якщо студент не вивчив теорію, то він не виконає завдання. Студент не вивчив теорію. Отже, студент не виконає завдання».
«Якщо студент одержав п'ять, значить, він розв'язав задачу. Студент одержав п'ять. Отже, студент розв'язав задачу».

Приклад. Дано істинне висловлення
«Якщо п ділиться на 9, то п ділиться на 3». Нехай також відомо, що «п ділиться на 9».
Який висновок можна зробити, виходячи з цих двох висловлень?
Розв'язок. Введемо атомарні висловлення: А — « п ділиться на 9 »;
В — « n ділиться на 3».
Висловлення
«Якщо n ділиться на 9, то n ділиться на 3» можна зобразити у вигляді формули А В.
З одночасного виконання засновків А В і А можемо
зробити висновок В за правилом відділення: «п ділиться на 3».

Приклад. Визначте тип правила дедуктивного висновку, яке було використане у такому міркуванні:
«Температура повітря +1 °С, і йде дощ. Отже температура повітря +1°С».
Розв'язок. Введемо атоми:
А — «Температура повітря +1°С»; В — «Йде дощ».
Висловлення «Температура повітря +1 °С, і йде дощ» можна зобразити у вигляді формули А В, а
одержаний висновок «температура повітря +1°С» є висловлення А. Отже, висновок зроблено відповідно до правила видалення кон'юнкції.