- •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
Приклад. Довести, що формула (¬А ¬В) ((¬А В) А) виведена в системі S2.
1.(¬А В) (¬А ¬В) ¬ ¬А) підстановка в аксіому 9 ¬А замість А.
2.(¬А В), (¬А ¬В) |— ¬ ¬А теорема 3, крок 1.
3.¬ ¬А |— А
аксіома 10.
4.(¬А В), (¬A ¬В) |— А теорема 4, крок 2, 3.
5.(¬A ¬В) |— (¬А В) А теорема 3, крок 4.
6.|— (¬А ¬В) ((¬А В) А) теорема 3, крок 5.
Доведення проведено.
Всі теореми обчислення висловлень зв'язані з розв'язком такої задачі: «чи випливає це твердження з деякої сукупності інших тверджень?» Тобто, доводиться тотожна істинність формули виду А В, що можна здійснити кількома методами.
Пряме доведення
Тавтологічність імплікації A → B можна довести, переконавшись, що коли припущення імплікації A істинне, то й висновок B також істинний.
Замість прямого логічного висновку формули В з формули А часто виявляється зручним довести суперечність формули А ¬В, тим самим довівши істинність формули А В. В формулі А ¬В присутнє заперечення наслідку ¬B, тому такий метод доведення називається доведенням від
супротивного.
Дві схеми доведення методом від супротивного
1. (А ¬В) (С ¬С) = А В
якщо з припущення, що А — правильно, а В — неправильно, виходять два суперечних один одному висловлень, то це означає, що з А виходить В.
2. ¬В ¬А = А В
якщо з припущення, що В — неправильно, виходить, що А неправильно, то це означає, що з А виходить В. Таким чином, довівши істинність лівої частини однієї з наведених схем, доводять істинність висловлення А В.
Доведення аналізом випадків
Іноді для доведення тавтологічності імплікації A→B зручно використати замість A диз'юнкцію (A1 A2 … An) як припущення імплікації, якщо A та
(A1 A2 ... An)еквівалентні.
На основі логічної еквівалентності
(A1 A2 ... An) →B = (A1→B) (A2→B) ... (An→B)
доведення тавтологічності імплікації
(A1 A2 ... An) → B
можна замінити доведенням тавтологічності кожної з п імплікацій Ai→ B, і = 1, 2, ..., п окремо.