![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
mathlogic-s1-v1-0-0-p1
.pdf![](/html/2706/378/html_SEwVRcmhoL.XiP7/htmlconvd-kRV7zJ11x1.jpg)
11 |
Конспект лекций по математической логике (I семестр) |
Опр. Машинным словом называется S = αqijβ, где α, β {0, 1} , qi Q, j {0, 1}.
L |
лево |
Опр. 4.2. Команды машины Тьюринга: Kij = qij → qst |
на месте |
R |
право |
Опр. Программой называется множество команд.
Есть две корректные возможности завершения программы и одна некорректная:
1)Переходит в состояние q0 и останавливается.
2)Работает бесконечно (зацикливается).
3)Не содержит нужной команды и поэтому останавливается.
П
Опр. 4.3. Запись S1 → S2 означает, что машина с программой П начинает работать со слова S1 и за один шаг работы переводит его в S2.
П " П П П
Опр. Запись S S′ означает, что n"S →S1 → . . . → Sn = S′, т. е. машина с программой П переводит слово S в слово S′ за конечное число шагов.
П
Опр. Запись S # S′ означает " , при этом в своей работе не достаивая (т. е. не используя) ячейки слева до S.
П
Опр. Запись S |#S′ означает " , при этом ячейки не достраиваются ни слева, ни справа от S.
Опр. f: Nn → N {Н} — частичная функция. Это означает, что на каждом кортеже функция принимает значение натурального числа или не определена.
Опр. 4.4. Кортеж (x1, . . . , xn) обозначается так: 01x1+10 . . . 01xn+10.
Опр. 4.5. Функция f: Nn → N называется вычислимой на машине Тью-
ринга, с программой П, если (1) x1, . . . , xn N если f(x1, . . . , xn) = k,
то q101x1+10 |
. . . 01xn+10 |
П |
01k+10β; (2) если функция не определена, |
αq0 |
то машина с программой П не останавливается.
Опр. 4.6. Функция f называется правильно вычислимой на машине Тьюринга, если она вычислима и, когда f(x1, . . . , xn) определена, то получает значение, не достраивая ячейки слева.
Опр. 4.7. Машина Тьюринга с программой П называется композицией П =
= П1 · П2, если |
П1 |
|
П2 |
П |
|||||
S αq0jβ, αq1jβ |
S′, S S′. |
||||||||
Опр. 4.8. Условный оператор: |
|
|
|
П2 |
|||||
|
П |
П |
|
П |
. Определим П |
|
П |
|
|
|
|
|
|
E |
|||||
Пусть П1 1, |
|
2, |
3 |
|
= |
|
1 |
'П3 |
|
Если S |
αq0010β, то запускается П2. |
|
|||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П |
|
|
|
|
|
|
|
|
Если S αq0γ, γ ̸= 010β, то запускается П3. |
|||||||||
Если П1, либо П2, |
либо П3 не останавливаются, то П не останавливается. |
http://ccfit.nsu.ru/ tarancov/
![](/html/2706/378/html_SEwVRcmhoL.XiP7/htmlconvd-kRV7zJ12x1.jpg)
Конспект лекций по математической логике (I семестр) |
12 |
||||
(Далее следует реализация условного оператора на машине Тьюринга.) |
|||||
Базовые машины Тьюринга: |
|
|
|
||
1) |
А (перенос нуля): q1001x0 |#q001x00. |
||||
2) |
Б+ (правый сдвиг): q101x0 |#01xq00. |
||||
3) |
Б− (левый сдвиг): 01xq |
0 | |
q 01x0. |
|
|
|
|
1 |
# |
0 |
|
4) |
В (транспозиция): 01xq101y0 |
|#01yq0 |
01x0. |
||
5) |
Г (удвоение): q101x0x+2 |# q001x01x0. |
||||
6) |
Цn (циклический сдвиг): q101x1 0 . . . 01xn 0 |#q001x2 0 . . . 01xn 01x1 0. |
||||
7) |
Кn (копирование): |
|
|
|
|
q101x1 0 . . . 01xn 0n+2+x1+...+xn |# 01x1 0 . . . 01xn 01x1 0 . . . 01xn 0. |
|||||
8) |
Л (ликвидация): q101x0 |#q00x+2. |
|
|||
9) |
R (вычитание единицы): q101x+10 |#q001x00. |
||||
10) |
S (прибавление единицы): q101x00 |#q001x+10. |
||||
Предл. 4.9. Следующие функции правильно вычислимы на МТ: |
|||||
а) |
O(x) = 0 |
|
|
|
|
б) |
S(x) = x + 1 |
|
|
|
|
в) |
Imn (x1, . . . , xn) = xm |
|
|
|
|
г) |
x |
+ y |
|
|
|
д) |
x |
. 1 |
|
|
|
е) |
|
−. |
|
|
|
x −y |
|
|
|
||
ж) |
x · y |
|
|
|
! (Упр.) "
§ 5. Частично-рекурсивные функции
Опр. 5.1. Простейшие функции:
а) |
O(x) = 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) |
S(x) = x + 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в) Imn (x1, . . . , xn) = xm |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Опр. 5.2. Операторы: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) |
Оператор суперпозиции: |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
f(x1, . . . , xm) = g(h1(x1, . . . , xm), . . . , hn(x1, . . . , xm)). |
||||||||||
б) |
Оператор примитивной рекурсии: |
|
|||||||||
|
f(x1, . . . , xn, 0) = g(x1, . . . , xn) |
|
|||||||||
|
( f(x1, . . . , xn, y + 1) = h(x1, . . . , xn, y, f(x1, . . . , xn, y)). |
||||||||||
в) |
Оператор минимизации: |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
y |
" |
g( |
x, y) = 0, |
|
||||
|
f(x1, . . . , xn) = |
|
|
z < y (g( |
x, z) определено |
|
|||||
|
|
|
g( |
x, z) = 0), |
|||||||
|
|
|
" |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
̸ |
|
|
|
|
не определена в противном случае. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Опр. 5.3. Примитивно-рекурсивные функции (ПРФ):
1)Каждая простейшая функция является ПРФ.
Версия 1.0.0
![](/html/2706/378/html_SEwVRcmhoL.XiP7/htmlconvd-kRV7zJ13x1.jpg)
13 |
Конспект лекций по математической логике (I семестр) |
2) |
Если функция получена из ПРФ однократным применением оператора |
|
суперпозиции или оператора примитивной рекурсии, то она является |
|
ПРФ. |
3) |
Других ПРФ нет. |
Опр. 5.4. Частично-рекурсивные функции (ЧРФ): |
|
1) |
Каждая простейшая функция является ЧРФ. |
2) |
Если функция получена из ЧРФ однократным применением оператора |
|
суперпозиции, оператора примитивной рекурсии или оператора мини- |
|
мизации, то она является ЧРФ. |
3) |
Других ЧРФ нет. |
Зам. 5.5. Каждая ПРФ является ЧРФ.
Зам. 5.6. Каждая ПРФ всюду определена. ! Индукция по построению. "
Пример 5.7. Функция W (x) = µy[S(y) = 0] нигде не определена.Предл. 5.8. Следующие функциии являются ПРФ:
1) |
f(x) = n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2) |
|
f(x) = x + n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
3) |
f(x, y) = x + y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
4) |
f(x, y) = xy· y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
5) |
f(x, y) = x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
6) |
|
Sg(x) = |
- |
1, |
x>0, |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
0, |
x=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
7) |
|
|
x |
0, |
x>0, |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Sg |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
8) |
x |
.( 1) = |
- |
1, x=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
9) |
|
−. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
x −y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
10) f(x, y) = |x − y| |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
11) max(x, y) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
12) min(x, y) |
|
|
|
xn+1 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
13) f(x1, . . . , xn+1) = |
. g(x1, . . . , xn, i) |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0x,n+2 |
|
|
|
если |
|
> xn+2, |
14) f(x1, . . . , xn+2) = |
g(x1, . . . , xn, i) |
иначеxn+1 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i=xn+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xn+1 . |
|
|
|
|
|
|
|
15) f(x1, . . . , xn+1) = |
g(x1, . . . , xn, i) |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/1, |
|
|
|
если xn+1 > xn+2, |
|||
16) f(x1, . . . , xn+2) = |
xn+2 |
g(x1, . . . , xn, i) |
иначе |
|
||||||||||||
|
|
|
1$ % |
|
|
2 |
i=xn+1 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
|
|
|||||
17) |
|
xy |
|
0x |
|
= x . |
|
x/y |
(x, 0) = x |
|
|
|||||
18) |
' |
|
0(x, y) |
|
(остаток от деления |
. |
|
|||||||||
|
rest |
|
|
), rest |
|
|
http://ccfit.nsu.ru/ tarancov/
![](/html/2706/378/html_SEwVRcmhoL.XiP7/htmlconvd-kRV7zJ14x1.jpg)
Конспект лекций по математической логике (I семестр) |
14 |
19)τ(x) — число делителей числа x (τ(0) = 0).
20)σ(x) — сумма всех делителей числа x (σ(0) = 0).
21)lh(x) — число простых делителей числа x (lh(0) = 0).
22)π(x) — количество простых чисел, меньших либо равных x.
23)K(x, y) = НОК(x, y), K(x, 0) = K(0, x) = 0.
24)D(x, y) = НОД(x, y), D(x, 0) = D(0, x) = 0.
25)p(x) — x-е простое число (p(0) = 2, p(1) = 3, . . . ).
26)ex(x, y) = kx — показатель степени x-го простого числа в каноническом
разложении y (в разложении на простые множители).
√
27)[ x]
! Нужно доказать до п. 16, а потом воспользоваться предложением 5.10. "
|
|
Опр. 5.9. Оператор ограниченной минимизации: |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
y, |
|
|
если h |
|
|
) — опр., y |
|
|
h( |
|
), g( |
x, y) = 0, |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
x |
|
|
x |
|
|||||||||||||||||||||||
j( |
|
) = |
|
|
|
|
|
(z < y g( |
x, z) —≤ |
опр., g( |
x, z) ̸= 0, |
|
||||||||||||||||||||
x |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
h( |
x |
) + 1, |
|
если h( |
x |
) — опр., |
|
z |
≤ |
h( |
x |
) g( |
x, z) — опр., g( |
x, z) = 0, |
|||||||||||||||
|
|
|
не опр. |
|
иначе. |
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
̸ |
||||||||||||||
|
|
Говорят, |
что |
j |
получена из |
g |
|
h |
при помощи оператора ограниченной |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
минимизации: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
j(x) = 1µy ≤ h(x)2$g(x, y) = 0% |
|
Предл. 5.10. Оператор ограниченной минимизации не выводит нас за пределы класса ПРФ.
34
Эту |
|
|
|
|
h( |
x |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
! j(x) = |
|
|
Ai, где Ai = Sg |
|
|
g( |
x, y) . |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
i=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y=0 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
формулу легко проверить по определению оператора ограниченной |
||||||||||||||||||||||||||||||||
минимизации. (Если g( |
x, y) = 0, то при i < y Ai = 1, при i ≥ y Ai = 0, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
поэтому очевидно их сумма равна y. |
Если же y g( |
x, y) ̸= 0, то все |
||||||||||||||||||||||||||||||||
Ai = 1, их сумма равна h( |
|
|
|
) + 1.) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
x |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
В силу предложения 5.8 эта функция является ПРФ. " |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
Опр. 5.11. Оператор возвратной рекурсии: |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
f |
|
x, 0) = g( |
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1 |
|
x |
1 |
|
2 |
1 |
|
|
|
2 |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
5 f |
( |
x, y + 1 |
|
= h |
x, y, f |
x, g1( |
x, y) , . . . , f |
x, gn( |
x, y) |
|
, |
|||||||||||||||||||||||
где g ( |
x, y), . . . , gn( |
x, y'), g( |
|
|
), h( |
|
|
|
) — функции, причём0 |
|
||||||||||||||||||||||||
x |
x, y, |
z |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i ≤ n |
|
y $gi( |
x, y) ≤ y%. |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
Предл. 5.12. Если . . . и f получена при помощи оператора возвратной рекурсии, то f — ПРФ.
!(Доказательство просто огромное и его нельзя сжать. Кроме того, оно явно не входит в вопросы экзамена. Поэтому пока мы его опускаем.) "
Опр. 5.13. Канторовская нумерирующая функция C: N2 → N (биектив-
ная), если C(x, y) = n, то l(n) = x, r(n) = y.
Версия 1.0.0
![](/html/2706/378/html_SEwVRcmhoL.XiP7/htmlconvd-kRV7zJ15x1.jpg)
15 Конспект лекций по математической логике (I семестр)
Предл. 5.14. C x, y |
) = |
|
(x+y)2+3x+y |
(здесь x |
— целая часть x) |
||||||||||
( |
' |
|
2√ |
0 |
[√]8n+1 |
1 |
] |
77 |
|||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
8n+1 +1 |
||||||||||||
l(n) = n −. 6 |
21 · 6 |
[ |
|
2 |
] |
7 · 6[ |
2 − |
||||||||
r(n) = 6[ |
|
|
|
] |
|
7 −. (l(n) + 1) |
|
|
|
|
|||||
8 |
2 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
√ n+1 +1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
C, l, r — ПРФ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Опр. 5.15. C2(x, y) = C(x, y); |
|
|
C2 |
(n) = l(n); |
|
C2 |
(n) = r(n); |
||||||||
Cn+1(x1, . . . , xn+1) = |
1 |
|
|
2 |
|
||||||||||
C(Cn(x1, . . . , xn), xn+1); |
|||||||||||||||
Ckn+1(m) = Ckn(l(m)), k ≤ n; |
Cnn+1+1(m) = r(m). |
||||||||||||||
Предл. 5.16. Cn, Cn — ПРФ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Ck(Cnk(x1, . . . , xn)) = xk; |
Cn(Ck |
(m), . . . , Ck (m)) = m. |
|||||||||||||
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
n |
Cn: Nn → N биективна. |
|
|
|
|
|
|
! (Упр.) "
Зам. 5.17. f(x1, . . . , xn) — ПРФ h(y) = f(C1n(y), . . . , Cnn(y)) — ПРФ. h(y) — ПРФ f(x1, . . . , xn) = h(Cn(x1, . . . , xn)) — ПРФ.
Опр. 5.18. Функция называется общерекурсивной, если она частично рекурсивна и всюду определена.
Предл. 5.19. (а) ПРФ ОРФ ЧРФ; (б) ОРФ ≠ ЧРФ; (в)ПРФ ≠ ОРФ. ! (а) по определению; (б) w(x) = µy $(S(x) + y) = 0%;
(в) функция Аккермана: f(x, y, 0) = x + y, f(x, y, 1) = xy, f(x, y, 2) =
y раз
89:;
= xy, f(x, y, 3) = x xx . "
§ 6. Отношения и функции. Специальные бинарные отношения.
|
|
× |
|
|
× n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
(a, b) |
" |
|
|
A, b B . |
|||||
|
Опр. |
6.1. |
Декартово произведение A × B |
|
|
" |
a |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
A1 |
|
|
|
An = (a1 |
, . . . , an) |
" |
|
|
|
|
Ai . |
|
|
! |
|
|
|
|
|
# |
||||||||||||||||
|
|
. . . |
|
|
|
ai |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
Опр. |
|
|
|
|
|
|
— n!-местное |
отношение, |
|
-арный предикат. |
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
p |
|
|
A |
|
|
× |
|
|
" |
|
|
|
n# |
|
|
= !(a, c) " b ((a, b) G & |
||||||||||||||||||
|
& (b, c) H)×. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
× |
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
Опр. |
G |
|
|
A |
|
|
B, H |
|
|
B |
|
|
C |
|
|
|
|
|
G |
|
|
H |
|
|
# |
|
|
|
" |
|
|
|||||
Опр. |
idA = |
|
|
(a, a) a |
|
A . |
|
! |
(b, a) |
" |
(a, b) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
Опр. |
G |
|
A |
|
# B |
|
|
G−1 |
= |
|
|
|
|
G . |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
× |
A |
|
|
|
# |
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
! |
|
"B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
& |
|
|
|
|
|
B |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
×" |
|
|
|
◦ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C 1 |
◦ |
|
|
|
|
|||||||
Зам. 6.2. |
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
C |
|
1 |
|
" id |
|
|
|
|
|
C |
|
id . |
!(Упр.) "
Зам. 6.3. (idA)−1 = idA, (A2)−1 = A2.
!(Упр.) "
Опр. 6.4. Пусть F A × B, тогда F — график функции, если
a A !b B: (a, b) F.
http://ccfit.nsu.ru/ tarancov/
![](/html/2706/378/html_SEwVRcmhoL.XiP7/htmlconvd-kRV7zJ16x1.jpg)
Конспект лекций по математической логике (I семестр) |
|
|
|
|
16 |
||||||||||
Опр. 6.5. Пусть C A × B, тогда проекция C на множества A и B: |
|||||||||||||||
|
!a " |
A |
|
b |
|
B#: (a, b) |
|
F |
|
! |
A" F = A |
# |
|||
prA C = |
" |
|
|
|
A, |
|
|
" |
(a, b) C |
B. |
|||||
a |
(a, b) |
C |
|
prB C |
= b |
|
|||||||||
Зам. 6.6. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
pr |
|
, |
|
a A b, c B: (a, b), (a, c) F (b = c). |
|
||||||||||||||
Опр. 6.7. F — обратима |
F −1 — функция. |
|
|||||||||||||
Зам. 6.8. F A × B — обратима |
b B !a A: (a, b) F. |
||||||||||||||
Зам. 6.9. F A × B — обратима |
F ◦ F −1 = idA & F−1 ◦ F = idB . |
Опр. 6.10. Отношение предпорядка — двуместное отношения, обладающее транзитивностью и рефлексивностью (idA R).
Опр. Отношение эквивалентности — отношение предпорядка, обладающее симметричностью (R = R−1).
Опр. Отношение частичного порядка — отношение предпорядка, обла-
дающее антисимметричностью (R ∩ R−1 = idA).
Опр. Отношение линейного порядка — отношение частичного порядка,
обладающее линейностью (R R−1 = A2, или a, b A (a, b) R
(b, a) R).
Зам. 6.11.
а) idA, A2 — отношение эквивалентности.
б) idA — частичный порядок (симметричен и антисимметричен).
=A = {a}.A
г) симметрично и антисимметрично.
Упражн. 6.12. Описать все отношения, которые являются одновременно сииметричными и антисимметричными.
!" #
Опр. 6.13. [a] = a/ = b " a b — смежный класс, класс эквива-
|
лентности элемента a. |
|
# |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
→ |
|
! |
|
|
" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
" |
a A |
— фактормножество. |
|
||||||
Опр. A/ |
a/ |
|
|
|||||||||||||
Опр. A |
|
A/ |
|
— факторизация. |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
&̸ [ ] ∩ [ ] = |
|
|
||||||||
Предл. 6.14. |
|
a A[a] = |
A. |
b . |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
a |
|
b |
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
a b [a] = [b]. |
|
|
|||||||||
|
c A[c] A |
&a A[a]; |
a [a] a |
|||||||||||||
|
! (а) [a] |
|
A |
|
|
|
& |
a A |
[a] A; a a |
|||||||
|
|
& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
(б) от противного; |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
(в) c c [a] c [b] и c [b] c [a] . " |
|
||||||||||||||
Опр. 6.15. |
Множество {Ai}i I (где Ai A) — |
разбиение |
, если |
|||||||||||||
|
|
|
|
1 |
2 |
A |
||||||||||
|
|
(1) |
|
i I Ai |
= A; |
|
(2) i ̸= j Ai ∩ Aj = ; |
(3) i Ai |
̸= . |
|||||||
|
Сл. |
|
|
&Пусть B A, |
b, c B b ̸c, a A b B a b. Тогда |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
![b]#b B — разбиение A. |
|
|
Версия 1.0.0
![](/html/2706/378/html_SEwVRcmhoL.XiP7/htmlconvd-kRV7zJ17x1.jpg)
17 Конспект лекций по математической логике (I семестр)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(a, b) |
" |
i |
|
|
|
Предл. 6.17. Пусть {Ai}i I — разбиение A, R = |
|
! |
I (a, b) |
|||||||||||||
= |
! |
[ #]R |
" |
|
|
# |
|
|
|
|
|
" |
|
# |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
эквивалентности; (2) |
" Ai |
|
|
I = |
|||
|
Ai |
. Тогда (1) |
R — отношение |
|
! |
|
i |
|
||||||||
|
|
a |
|
" |
a |
|
A . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
!(1) док-ть рефлексиность, симметричность, транзитивность;
(2)док-ть в двух направлениях (в значительной степени следует из первого пункта). "
§7. Максимальный, минимальный, наименьший, наибольший элемент. Точная верхняя и нижняя грань.
Опр. 7.1. Пусть A, ≤ — частично упорядоченное множество. a A — наибольний эл-т, если b A b ≤ a.
a A — наименьший эл-т, если b A b ≥ a.
a A — максимальный эл-т, если b A (a ≤ b → a = b). a A — минимальный эл-т, если b A (a ≥ b → a = b).
Зам. 7.4. Наибольший эл-т является максимальным, наименьший — минимальным.
!От противного. "
Опр. 7.5. Отношение A, < — строго частично упорядоченное множество (СЧУМ), если оно иррефлексивно (a < b a ≠ b), антисимметрично,
транзитивно. |
1a ≤ b & a ̸= b2. |
Опр. 7.6. A, ≤ — ЧУМ. a < b |
Предл. 7.7. Пусть A, ≤ — ЧУМ, тогда A, < — СЧУМ. ! (1) По определению.
(2) a < b & b < a a ≤ b & b ≤ a a = b.
(3) a < b & b < c a ≠ b & b ≠ c; a ≤ b & b ≤ c a ≤ c; далее
от противного: a = c a ≤ b & b ≤ a a = b — противоречие, значит a ≠ c, т. е. a < c. " 1 2
Предл. 7.8. A, < — СЧУМ. a ≤ b a < b a = b . A, ≤ — ЧУМ.
! Элементарно. "
Предл. 7.9. A, ≤ — ЧУМ, A — конечное. Тогда
a A b, c A c ≤ a ≤ b,
где c — минимум, b — максимум.
Предл. 7.10. A, ≤ — ЧУМ. a — наибольший (наименьший) элемент. Тогда a — единственный максимальный (минимальный) элемент.
!Элементарно. "
Предл. 7.12. Пусть A, ≤ — конечное ЧУМ. Если a — единственный максимальный (минимальный) элемент, то a — наибольший (наименьший) элемент.
!Элементарно. "
http://ccfit.nsu.ru/ tarancov/
![](/html/2706/378/html_SEwVRcmhoL.XiP7/htmlconvd-kRV7zJ18x1.jpg)
Конспект лекций по математической логике (I семестр) |
18 |
Предл. 7.13. L, ≤ — ЛУМ. a — максимальный a — наибольший, a — минимальный a — наименьший.
! Элементарно. "
Сл. 7.14. В конечном ЛУМ существуют наибольший и наименьший элементы.
Опр. 7.15. Пусть A, ≤ — ЧУМ, M A.
Верхняя грань M: M ≤ a b M b ≤ a.
Нижняя грань M: a ≤ M b M a ≤ b-. b M b ≤ a, M ≤ a,
Точная верхняя грань M: a = sup M |
|
c |
A M |
≤ |
c |
|
a |
≤ |
c. |
Точная нижняя грань M: a = inf M - |
|
|
|
|
|
|
|||
b |
M a |
b, a |
|
M, |
|
|
|
||
c |
A c ≤≤M ≤ c ≤ a. |
|
Опр. 7.16. Пусть R, ≤ — ЧУМ, тогда R — решёточно-упоряденное мно-
жество (РУМ), если a, b R ( sup{a, b} & inf{a, b}), тогда a b =
= sup{a, b}, a ∩ b = sup{a, b}, R, , ∩ — решётка.
Опр. Если a, b R sup{a, b}, то R, — верхняя полурешётка.
Опр. Если a, b R inf{a, b}, то R, ∩ — нижняя полурешётка.
Зам. 7.17. R, ≤ — РУМ R — нижняя и верхняя полурешётка.
Предл. 7.19.
а) M ≤ a & a M a — наибольний эл-т в M a ≤ M & a M a — наименьший эл-т в M
б) a — наибольший в M a = sup M a — наименьший в M a = inf M
в) a M & a ≥ M a = sup M a — наибольший в M. a M & a ≤ M a = inf M a — наименьший в M.
|
! (Упр.) " |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Опр. 7.20. Множество всех подмножеств множества X: |
|
|||||||||||
|
|
|
P(X) = !Y |
" |
Y X |
#. |
sup A, B |
|
= A |
B |
||
|
Предл. 7.21. |
≤ |
— РУМ; |
|
|
|
X |
(inf{A, B} = A ∩ B |
||||
|
P(X), |
|
"A, B |
|
{ |
} |
|
. |
!(Упр.) "
Предл. 7.22. L, ≤ — ЛУМ L — РУМ.
!a, b L, пусть a ≤ b, тогда sup{a, b} = b, inf{a, b} = a. "
Опр. 7.23. A = A; , ∩, , 0, 1 — булева алгебра, если a, b, c A:
1)a b = b a (коммутативность)
2)a ∩ b = b ∩ a (коммутативность)
3)a (b c) = (a b) c (ассоциативность)
4)a ∩ (b ∩ c) = (a ∩ b) ∩ c (ассоциативность)
5)a (b ∩ c) = (a b) ∩ (a c) (дистрибутивность)
6)a ∩ (b c) = (a ∩ b) (a ∩ c) (дистрибутивность)
7)a b = a ∩ b (закон де Моргана)
Версия 1.0.0
![](/html/2706/378/html_SEwVRcmhoL.XiP7/htmlconvd-kRV7zJ19x1.jpg)
19 |
Конспект лекций по математической логике (I семестр) |
8)a ∩ b = a b (закон де Моргана)
9)a a = a (идемпотентность)
10)a ∩ a = a (идемпотентность)
11)a a = 1
12)a ∩ a = 0
13)a = a
законы нейтрального элемента:
14)a 0 = a
15)a ∩ 0 = 0
16)a 1 = 1
17)a ∩ 1 = a
Предл. 7.24. P(X); , ∩, , , X — булева алгебра.
! (Упр.) "
Опр. Введём обозначения: "
Fn = F(A1, . . . , A"n) = !ϕ " ϕ — формула от проп-х перем-х A1, . . . , An#.
=&n Fn = !ϕ " ϕ — формула от проп-х перем-х Ai, i N#.
Опр. 7.25. |
|
|
|
" |
|
n |
# |
|
|
|
|
|
= [ ] |
|
|
|
|
! |
|
" |
|
|
|
# |
|
||||||||
|
Fn/ =! [ϕ] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
Fn |
" |
ψ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ψ F |
" |
|
|
ψ |
|
(ϕ F). |
|||||||
|
[ϕ]n = ψ |
|
ϕ |
|
|
(ϕ Fn) |
|
|
[ϕ] = |
|
|
ϕ |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
" |
|
|
|
|
F . |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
n |
|
ϕ |
|
F |
; |
|
|
F/ |
|
|
|
|
ϕ |
|
ϕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Зам. |
7.26. |
|
|
n |
"< m Fn # |
|
Fm |
|
F. |
|
|
! |
|
|
" |
|
|
|
|
# |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Опр. 7.27. Пусть |
nϕ, ψ Fn |
(ϕ, ψ |
|
F). Тогда: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
n |
&n[ψ] |
n |
|
|
|
n |
[ψn] |
n |
= [ϕ n |
|
n |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
[ϕ] |
|
=n[ϕ & |
ψ] |
; |
|
n |
; |
[ϕ] |
|
|
ψ] |
; |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
[ϕ] |
→ [ψ] = [ϕ → |
ψ] |
|
|
|
¬[ϕ |
] = [¬ϕ] . |
|
|
|
|
|
(аналогично без n).
Предл. 7.28. Предыдущее определение корректно, т. е. результат примене-
ния логических операций не зависит от выбора представителей классовой
эквивалентности, а именно при [ϕ] = [ϕ1], [ψ] = [ψ1] имеем [ϕ & ψ] = = [ϕ1 & ψ1] и т. д.
!(Упр.) "
Предл. 7.29. (а) Fn/ ; , &, ¬, И, Л — булева алгебра;
;, &, ¬, И, Л — булева алгебра.(б) F/
! (Упр.) "
Опр. 7.30. Пусть A — БА, a, b A. a ≤ b a ∩ b = a.
Предл. 7.31. A — БА A, ≤ — ЧУМ.
!Элементарно. (По определению.) "
Сл. 7.32. Пусть A — БА, a A, тогда 0 ≤ a ≤ 1.
!0 ∩ a = 0, a ∩ 1 = a. "
Зам. 7.33. Пусть A — БА, a b = a ∩ b, a ∩ b = a b, 0 = 1, 1 = 0.
Тогда A = A, , ∩ , , 0 , 1 — БА.
http://ccfit.nsu.ru/ tarancov/
![](/html/2706/378/html_SEwVRcmhoL.XiP7/htmlconvd-kRV7zJ20x1.jpg)
Конспект лекций по математической логике (I семестр) |
20 |
Предл. 7.34. Пусть A — БА, a, b A. Тогда a ≤ b |
a b = b. |
! Элементарно. (Преобразованиями, используя законы де Моргана и 0 = = (a ∩ ¬a).) "
Предл. 7.35. A — БА A, ≤ — РУМ.
!Элементарно. ( A , ≤ — ЧУМ из 7.31. Док-м a, b
∩ b, sup{a, b} = a b, используя a x = x a ≤
A inf{a, b} = a ∩ x.) "
§8. Мощность множества
Опр. 8.1. Ординалы: 0 — , 1 — { }, 2 — {0, 1} = { , { }}.
!" #
=α " α < ω .
Опр. Ординал α называется непредельным, если β (α = β + 1). Ординал α называется предельным в противном случае.
Опр. 8.2. A = B взаимнооднозначное f: A → B.
A ≤ B B0 B ( A = B0 ).A < B A ≤ B & A ≠ B .
!" #
Опр. A = B " A = B
Зам. 8.3. A ≤ B инъективное f: A → B.
!По определению. "
Опр. 8.4. A — ∞ B A (A ≠ B & A = B ) («множество A
бесконечно, если оно находится во взаимнооднозначном соотсветствии со своим собственным (т. е. не равным A) подмножеством»).
ω + 1 = ω .
Опр. 8.5. Ординал α называется кардиналом, если он наименьший из ординалов данной мощности: β < α ( β ≠ α ).
Предл. 8.6. Отношение равномощности является отношением эквивалентности.
!По определению. "
Предл. 8.7. A ≤ B — предпорядок.
!По определению. "
Теорема 8.8. (Кантора-Бернштейна)
A ≤ B & B ≤ A A = B .
! A ≤ B f: A → B; B ≤ A g: B → A. f, g инъективны.
Пусть A0 = A, A1 = g(B).
g: B → A1 — биективное (док-ть!) B = A1 . f ◦ g: A → A — инъективна.
A2 = f ◦ g(A), An+2 = f ◦ g(An).
A = A0 A1 A2 . . . Пусть Mi = Ai \ Ai+1.
Версия 1.0.0