Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Кулабухов С.Ю. Дискретная математика1

.pdf
Скачиваний:
49
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
1.17 Mб
Скачать

gLAWA V. iS^ISLENIE WYSKAZYWANIJ

a ! (b ! c), b, a ` c =) a ! (b ! c), b ` (a ! c).

bUDEM W DALXNEJ[EM POLXZOWATXSQ I \TIM DOPOLNITELXNYM PRAWILOM WYWODA I OBOZNA^ATX pipp.

1.9.nOWYE TERMINY. aKSIOMATI^ESKIE TEORII: FORMALXNYE I SODERVATELXNYE. lOGI-

^ESKIE SREDSTWA FORMALXNOJ TEORII. qZYK TEORII. pRAWILA WYWODA. wYWOD TEORII. wYWOD DANNOJ

FORMULY (DOKAZATELXSTWO). wYWODIMOSTX IZ GIPOTEZ. pRAWILO OTDELENIQ (modus ponens). pRA- WILO SILLOGIZMA, PRAWILO ISKL@^ENIQ PROMEVUTO^NOJ POSYLKI.

1.10.kONTROLXNYE WOPROSY.

1.~EM OTLI^A@TSQ FORMALXNYE OT SODERVATELXNYH AKSIOMATI^ESKIH TEORIJ?

2.iZLOVITE PRINCIP POSTROENIQ FORMALXNYH AKSIOMATI^ESKIH TEORIJ.

3.pO^EMU W FORMALIZACII aw ISPOLXZU@TSQ LI[X DWE SWQZKI, A NE WSE PQTX?

4.dAJTE OPREDELENIE WYWODIMOSTI I WYWODIMOSTI IZ GIPOTEZ. sRAWNITE IH.

5.~TO MOVNO SKAZATX O PERWYH DWUH FORMULAH WYWODA iw?

6.~TO MOVNO SKAZATX O PERWYH DWUH FORMULAH WYWODA IZ MNOVESTWA FORMUL ;?

7.qWLQ@TSQ LI WYWODIMYMI FORMULAMI AKSIOMY iw? eSLI DA, TO KAKOWA DLINA IH MINI- MALXNOGO WYWODA?

8.iZ KAKIH SIMWOLOW SOSTOIT ALFAWIT iw?

1.11.uPRAVNENIQ.

1.pRIWEDITE DOKAZATELXSTWO DLQ SLU^AEW a) { c) (SM. DOKAZATELXSTWO TEOREMY DEDUKCII, IN- DUKCIONNYJ [AG).

2.dOKAZATX, POSTROIW WYWOD:

(a)` (:a ! a) ! a

(b)PRAWILO SILLOGIZMA

(c)a ! (b ! c) ` b ! (a ! c)

(d)` (:b ! :a) ! (a ! b).

3.iSPOLXZUQ TEOREMU DEDUKCII, DOKAVITE, ^TO

ESLI a1 a2 : : : an ` b, TO ` a1 ! (: : : (an;1 ! (an ! b)) : : :).

4.dOKAZATX, ISPOLXZUQ TEOREMU DEDUKCII:

(a)` (a ! b) ! ((a ! :b) ! :a)

(b)` (a ! b) ! ((:a ! b) ! b)

(c)` :(a ! :b) ! a

(d)a ` :a ! b

(e)` ((a ! b) ! a) ! a.

90

x 2. tEOREMA O WYWODIMOSTI

zAKON DWOJNOGO OTRICANIQ. zAKON PROTIWORE^IWOJ POSYLKI. zAKONY KONTRAPOZICII. pERWOE PRAWILO OTRICANIQ IMPLIKACII. oBOB]ENNOE PRAWILO PROTIWORE^IWOJ POSYLKI. tEOREMA O WYWODIMOSTI.

w NIVESLEDU@]IH PQTI PUNKTAH (V.2.1.{V.2.5.) a I b | PROIZWOLXNYE FORMULY iw.

2.1.zAKON DWOJNOGO OTRICANIQ.

lEMMA 1. sPRAWEDLIWY WYWODIMOSTI:

 

a)

` ::b ! b

 

b) ` b ! ::b.

 

dOKAZATELXSTWO.

 

a) 1. (:b ! ::b) ! ((:b ! :b) ! b)

| aKSIOMA 3.

 

2.

(:b ! :b)

| lEMMA 1.6.1.

 

3.

(:b ! ::b) ! b

| pipp 1, 2.

 

4.

::b ! (:b ! ::b)

| aKSIOMA 1.

 

5.

::b ! b

| ps 4, 3.

b)

1. (:::b ! :b) ! ((:::b ! b) ! ::b) | aKSIOMA 3.

 

2.

:::b ! :b

| P. a).

 

3.

(:::b ! b) ! ::b

| MP 2, 1.

 

4. b ! (:::b ! b)

| aKSIOMA 1.

 

5. b ! ::b

| ps 4, 3.

2.2.zAKON PROTIWORE^IWOJ POSYLKI.

lEMMA 1. ` :a ! (a ! b). dOKAZATELXSTWO.

1.

:a

 

 

| GIPOTEZA.

2. a

 

 

| GIPOTEZA.

3.

:a

! (:b ! :a)

| aKSIOMA 1.

4. a ! (:b ! a)

 

| aKSIOMA 1.

5.

:b

! :a

 

| MP 1, 3.

6.

:b

! a

 

| MP 2, 4.

7.

(:b ! :a) !

((:b ! a) ! b) | aKSIOMA 3.

8. (:b ! a) ! b

| MP 5, 7.

9. b

 

 

| MP 6, 8.

 

 

 

 

 

iMEEM :a, a ` b. sLEDOWATELXNO, PO TEOREME DEDUKCII, :a ` (a ! b). e]E RAZ PRIMENQQ TEOREMU DEDUKCII POLU^IM ` :a ! (a ! b).

2.3.zAKON KONTRAPOZICII.

lEMMA 1. sPRAWEDLIWY WYWODIMOSTI:

a)(:b ! :a) ! (a ! b)

b)(a ! b) ! (:b ! :a).

dOKAZATELXSTWO.

91

gLAWA V. iS^ISLENIE WYSKAZYWANIJ

 

a) 1.

:b ! :a

 

| GIPOTEZA.

 

2. a

 

| GIPOTEZA.

 

3. (:b ! :a)

!

((:b ! a) ! b) | aKSIOMA 3.

 

4. (:b ! a) ! b

| MP 1, 3.

 

5. a ! (:b ! a)

| aKSIOMA 1.

6.

:b ! a

 

| MP 2, 5.

 

7. b

 

| MP 6, 4.

 

 

 

 

 

 

iMEEM b ! :a, a

` b. sLEDOWATELXNO, PO TEOREME DEDUKCII, :b ! :a ` (a ! b). e]E RAZ

PRIMENQQ TEOREMU DEDUKCII POLU^IM ` (:b ! :a) ! (a ! b).

 

b) 1. a ! b

 

| GIPOTEZA.

2.

::a ! a

 

| lEMMA 2.1.1 a).

 

3. b ! ::b

 

| lEMMA 2.1.1 b).

4.

(::a ! b)

 

| ps 2, 1.

5.

::a ! ::b

| ps 4, 3.

 

6. (::a ! ::b)

! (:b ! :a) | P. a).

 

7.

:b ! :a

 

| MP 5, 6.

 

iMEEM a ! b ` :b ! :a. sLEDOWATELXNO, PO TEOREME DEDUKCII ` (a ! b) ! (:b ! :a).

2.4.pERWOE PRAWILO OTRICANIQ IMPLIKACII.

lEMMA 1. ` a ! (:b ! :(a ! b)).

dOKAZATELXSTWO.

 

 

 

1. a, a ! b ` b

 

 

| PRAWILO MP

2. a ` (a ! b) ! b

 

 

| TEOREMA DEDUKCII K 1.

3.

` a ! ((a ! b) ! b)

 

| TEOREMA DEDUKCII K 2.

4.

` ((a ! b) ! b)

! (:b

! :(a ! b))

| lEMMA 2.3.1 b).

5. ` a ! (:b ! :(a ! b))

 

| ps 3, 4.

2.5.oBOB]ENNOE PRAWILO PROTIWORE^IWOJ POSYLKI.

lEMMA 1. ` (a ! b) ! ((:a ! b) ! b).

dOKAZATELXSTWO.

1.a ! b

2.:a ! b

3.(a ! b) ! (:b ! :a)

4.:b ! :a

5.(:a ! b) ! (:b ! ::a)

6.:b ! ::a

7.(:b ! ::a) ! ((:b ! :a) ! b)

8.9.(b:b ! :a) ! b

| GIPOTEZA.

| GIPOTEZA.

| lEMMA 2.3.1 b). | MP 1, 3.

| lEMMA 2.3.1 b). | MP 2, 5.

| aKSIOMA 3. | MP 6, 7. | MP 4, 8.

iMEEM a ! b, :a ! b ` b. sLEDOWATELXNO, PO TEOREME DEDUKCII a ! b ` (:a ! b) ! b. e]E RAZ PRIMENQQ TEOREMU DEDUKCII POLU^IM ` (a ! b) ! ((:a ! b) ! b).

92

x 2. tEOREMA O WYWODIMOSTI

2.6. tEOREMA O WYWODIMOSTI. pUSTX a = a(B1 : : : Bk) | FORMULA OT B1

: : : Bk WY-

SKAZYWATELXNYH PEREMENNYH. | NEKOTORAQ LOGI^ESKAQ WOZMOVNOSTX FORMULY a. pOLOVIM:

Bi0 = (

Bi ESLI Bi = 1 W LOGI^ESKOJ WOZMOVNOSTI

 

:Bi ESLI Bi = 0 W LOGI^ESKOJ WOZMOVNOSTI :

 

a0 = (

a

ESLI a = 1 W LOGI^ESKOJ WOZMOVNOSTI

 

:a

ESLI a = 0 W LOGI^ESKOJ WOZMOVNOSTI :

 

tEOREMA 1. B10 B20 : : : Bk0

` a0.

 

 

pREVDE, ^EM PRISTUPITX K DOKAZATELXSTWU TEOREMY, PROILL@STRIRUEM EE SMYSL NA PRIMERE. pUSTX a(A B) = A ! (B ! :A). sOSTAWIM TABLICU ISTINNOSTI \TOJ FORMULY.

A

B

B ! :A

A ! (B

! :A)

 

 

1

1

0

0

 

 

 

 

 

 

1

0

1

1

 

 

 

 

 

 

0

1

1

1

 

 

 

 

 

 

0

0

1

1

 

 

 

 

 

 

rASSMOTRIM PERWU@ STROKU \TOJ TABLICY ISTINNOSTI. o^EWIDNO, ^TO

A0 = A, B0 = B, a0(A B) = :(A ! (B ! :A)).

tEOREMA UTWERVDAET, ^TO DLQ \TOJ LOGI^ESKOJ WOZMOVNOSTI SPRAWEDLIWA WYWODIMOSTX:

A0 B0 ` a0(A B)

TO ESTX

A B ` :(A ! (B ! :A)).

aNALOGI^NO, DLQ WTOROJ, TRETXEJ I ^ETWERTOJ STROK SOOTWETSTWU@]IE WYWODIMOSTI IME@T WID:

 

 

 

A :B ` A

! (B

! :A)

 

 

 

 

 

 

 

 

:A B ` A

! (B

! :A)

 

 

 

 

 

 

 

 

:A :B ` A ! (B ! :A):

 

 

 

 

 

tEPERX PRISTUPIM K DOKAZATELXSTWU TEOREMY.

 

 

 

 

 

 

 

dOKAZATELXSTWO. iNDUKCIQ PO KOLI^ESTWU n LOGI^ESKIH SWQZOK W a.

 

 

 

 

 

n = 0. tOGDA FORMULA a ESTX BUKWA B1. tAK KAK a = B1, TO PRI B1 = 1 I a = 1. sLEDOWATELXNO

B0 = B1, a0

= a = B1. o^EWIDNO, ^TO B1

`

B1 = a. pRI B1 = 0

I a = 0. sLEDOWATELXNO B0 =

:

B1,

a

01

 

 

` :B1.

 

 

 

1

 

= :a = :B1. tAKVE O^EWIDNO, ^TO :B1

 

j < n, A FORMULA a SODERVIT n

 

pREDPOLOVIM TEPERX, ^TO TEOREMA WERNA DLQ L@BOGO j, 0

SWQZOK. tAK KAK n 1, TO FORMULA a MOVET IMETX ODIN IZ DWUH WIDOW (SM. OPREDELENIE FORMULY):

 

1. a =

:b DLQ NEKOTOROJ FORMULY b.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. a = (b ! c) DLQ NEKOTORYH FORMUL b I c.

 

 

 

 

 

 

 

 

rASSMOTRIM KAVDYJ IZ \TIH SLU^AEW W OTDELXNOSTI.

 

 

 

 

 

 

1. a =

:

b. dLQ FORMULY b UTWERVDENIE TEOREMY WERNO, TAK KAK b SODERVIT (n

;

1) SWQZOK.

 

 

 

 

0

0

 

 

 

 

 

 

1a. b = 1. sLEDOWATELXNO, a = 0, TOGDA b = b, a = :a = ::b. pO INDUKTIWNOMU PREDPOLOVE-

NI@

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B10 : : : Bk0 ` b0 = b

 

 

 

 

(1)

nO, PO LEMME 2.1.1 b), ` (b ! ::b). sLEDOWATELXNO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B10 : : : Bk0

` b ! ::b:

 

 

 

 

(2)

iZ (1) I (2) PO MP POLU^AEM:

93

gLAWA V. iS^ISLENIE WYSKAZYWANIJ

B10 : : : Bk0 ` ::b = a0.

1b. b = 0. sLEDOWATELXNO, b0 = :b, TOGDA a = 1 I a0 = a = :b = b0. tAK KAK a0 = b0, A DLQ b0 TEOREMA WERNA, TO ONA WERNA I DLQ a0.

2. a = (b ! c). pO INDUKTIWNOMU PREDPOLOVENI@

B10 B20 : : : Bk0

` b0,

 

B10 B20 : : : Bk0

` c0

 

2a. b = 0. sLEDOWATELXNO, b0 = :b, TOGDA a = 1 ) a0 = a = (b ! c). w \TOM SLU^AE IMEEM:

 

B10 : : : Bk0 ` b0

= :b:

(3)

pO LEMME 2.2.1 IMEEM:

 

 

` :b ! (b ! c)

(4)

iZ (3) I (4) PO MP POLU^IM:

 

 

B10 : : : Bk0 ` (b ! c) = a0

 

2b. c = 1. sLEDOWATELXNO, c0 = c, TOGDA a0 = a = (b ! c). iMEEM:

 

B10 : : : Bk0 ` c0 = c:

(5)

zAPI[EM ODNU IZ AKSIOM 1:

 

 

` c ! (b ! c)

(6)

iZ (5) I (6) PO MP IMEEM:

 

 

B10 : : : Bk0 ` (b ! c) = a0

 

2c. b = 1, c = 0. sLEDOWATELXNO, a = 0 I b0 = b, c0 = :c, a0 = :a = :(b ! c).

 

pO INDUKTIWNOMU PREDPOLOVENI@

 

 

B10 : : : Bk0 ` b0 = b

(7)

B10 : : : Bk0 ` c0

= :c:

(8)

pO LEMME 2.4.1 IMEEM

 

 

` b ! (:c ! :(b ! c))

(9)

pRIMENQQ PRAWILO MP WNA^ALE K (7) I (9), A ZATEM K (8) I POLU^ENNOJ FORMULE, POLU^IM:

 

B10 B20 : : : Bk0 ` :(b ! c) = a0 :

oTMETIM, ^TO W DANNOJ TEOREME I PREDYDU]IH LEMMAH DOKAZATELXSTWO WYWODIMOSTI TEH ILI INYH FORMUL PROWODILOSX NE WSEGDA (^A]E WSEGO) PRED_QWLENIEM WYWODA W POLNOM SMYSLE \TOGO SLOWA, TAK KAK PO OPREDELENI@ WYWODA, W NEM NE MOGUT U^ASTWOWATX DOPOLNITELXNYE PRAWILA WYWODA (ps I pipp W NA[EM SLU^AE), A RAWNO I NIKAKIE INYE WSPOMOGATELXNYE SREDSTWA (TE- OREMA DEDUKCII, NAPRIMER, W NA[EM SLU^AE). oDNAKO, IZ DOKAZATELXSTWA TEOREMY DEDUKCII I DOPOLNITELXNYH PRAWIL WYWODA SLEDUET, ^TO TE ^ASTI, GDE ONI PRIMENQ@TSQ, W PRINCIPE MOGUT BYTX ZAMENENY NA SOOTWETSTWU@]IE ^ASTI WYWODA, BYTX MOVET, I DOSTATO^NO DLINNYE.

2.7.nOWYE TERMINY. zAKON DWOJNOGO OTRICANIQ. zAKON PROTIWORE^IWOJ POSYLKI. zAKO-

NY KONTRAPOZICII. pERWOE PRAWILO OTRICANIQ IMPLIKACII. oBOB]ENNOE PRAWILO PROTIWORE^I- WOJ POSYLKI. tEOREMA O WYWODIMOSTI.

94

x 2. tEOREMA O WYWODIMOSTI

2.8.kONTROLXNYE WOPROSY.

1.pERE^ISLITE WSE LEMMY DANNOGO PARAGRAFA POD IH \IMENAMI", PRIWEDENNYH W NAZWANIQH PUNKTOW.

2.pERE^ISLITE WSE LEMMY, ISPOLXZUEMYE W DOKAZATELXSTWE TEOREMY O WYWODIMOSTI. kAKIE IZ DOKAZANNYH LEMM NE ISPOLXZU@TSQ W DOKAZATELXSTWE TEOREMY O WYWODIMOSTI?

3.dLQ FORMULY a(A) = A PERE^ISLITE WSE WYWODIMOSTI, KOTORYE IME@T MESTO W SOOTWETSTWII S TEOREMOJ O WYWODIMOSTI.

4.tO VE SAMOE ZADANIE, ^TO I PREDYDU]EE, DLQ FORMULY a(A) = :A.

2.9.uPRAVNENIQ.

1.wOSPROIZWEDITE PO PAMQTI DOKAZATELXSTWO KAVDOJ IZ LEMM DANNOGO PARAGRAFA.

2.dLQ FORMULY a(A B) = A ! :(A ! B) PERE^ISLITE WSE WYWODIMOSTI, KOTORYE IME@T MESTO W SOOTWETSTWII S TEOREMOJ O WYWODIMOSTI.

3.tO VE SAMOE ZADANIE, ^TO I PREDYDU]EE, DLQ FORMULY a(A B C) = A ! (B ! :C).

4.dOKAVITE WYWODIMOSTX SLEDU@]IH FORMUL:

(a):(a ! :b) ! a

(b):(a ! :b) ! b

(c)a ! (b ! :(a ! :b)).

95

x 3. pOLNOTA, NEPROTIWORE^IWOSTX I RAZRE[IMOSTX iw nEZAWISI- MOSTX AKSIOM iw

pOLNOTA iw OTNOSITELXNO aw. nEPROTIWORE^IWOSTX iw. rAZRE[IMOSTX iw. nEZAWISIMOSTX SHEM AKSIOM iw. mNOGOZNA^NYE LOGIKI.

3.1.pOLNOTA iw OTNOSITELXNO aw.

oPREDELENIE 1. pUSTX T | NEKOTORAQ SODERVATELXNAQ AKSIOMATI^ESKAQ TEORIQ, T0 | EE FORMALIZACIQ. tEORIQ T0 NAZYWAETSQ POLNOJ OTNOSITELXNO TEORII T, ESLI WYWODIMYE FORMU- LY TEORII T0 I TOLXKO ONI QWLQ@TSQ TEOREMAMI TEORII T.

tEOREMA 1. iw QWLQETSQ POLNOJ TEORIEJ OTNOSITELXNO aw, TO ESTX FORMULA aw QWLQETSQ TAWTOLOGIEJ TOGDA I TOLXKO TOGDA, KOGDA SU]ESTWUET RAWNOSILXNAQ EJ FORMULA, WYWODIMAQ W iw.

dOKAZATELXSTWO. 1. rANEE POKAZANO, ^TO WSE AKSIOMY iw QWLQ@TSQ TAWTOLOGIQMI. kROME TOGO, LEGKO POKAZATX, ^TO PRIMENENIE PRAWILA MP K TAWTOLOGII DAET W REZULXTATE TAKVE TAWTOLOGI@. |TO I OZNA^AET, ^TO WSQKAQ FORMULA, WYWODIMAQ W iw QWLQETSQ TAWTOLOGIEJ W aw.

2. pUSTX c | TAWTOLOGIQ aw. tAK KAK SISTEMA SWQZOK f: !g QWLQETSQ POLNOJ, TO L@BU@ FOR- MULU aw RAWNOSILXNYMI PREOBRAZOWANIQMI MOVNO PRIWESTI K FORMULE, SODERVA]EJ W KA^ESTWE LOGI^ESKIH SWQZOK LI[X f: !g. pO\TOMU

c a

GDE a | FORMULA OT SWQZOK f: !g I POTOMU a | FORMULA iw.

 

pUSTX a = a(B1 B2 : : : Bk). pO TEOREME O WYWODIMOSTI

 

B10 B20 : : : Bk0 ` a0:

 

TAK KAK a | TAWTOLOGIQ, TO W L@BOJ LOGI^ESKOJ WOZMOVNOSTI a0 = a, TO ESTX

 

B10 B20 : : : Bk0 ` a:

(1)

pRI Bk = 1 POLU^AEM

 

 

 

B10 : : : Bk0 ;1 Bk

`

a

(2)

 

 

 

A PRI Bk = 0 POLU^AEM

 

 

 

B10 : : : Bk0 ;1 :Bk ` a:

(3)

pRIMENQQ TEOREMU DEDUKCII K (2) I (3), POLU^AEM:

 

 

 

B10 : : : Bk0 ;1 ` (Bk ! a)

(4)

B10 : : : Bk0 ;1 ` (:Bk ! a)

(5)

pO LEMME 2.5.1 IMEEM:

 

 

 

` (Bk ! a) ! ((:Bk ! a) ! a)

(6)

pRIMENQQ MP K (4), (6), A ZATEM K (5) I POLU^ENNOJ FORMULE, POLU^IM, ^TO

 

B10 : : : Bk0 ;1 ` a:

 

(7)

sRAWNIWAQ (7) S (1) ZAME^AEM, ^TO Bk0 MOVNO PROSTO UDALITX IZ POSYLKI BEZ U]ERBA DLQ ISTINNOSTI WYWODIMOSTI. nO TOVE SAMOE MOVNO SDELATX I S Bk0 ;1, ZATEM S Bk0 ;2 I T. D. w KONCE KONCOW MY PRIDEM K SLEDU@]EJ WYWODIMOSTI: ` a.

96

x 3. pOLNOTA, NEPROTIWORE^IWOSTX I RAZRE[IMOSTX iw. nEZAWISIMOSTX AKSIOM iw

3.2.nEPROTIWORE^IWOSTX iw.

oPREDELENIE 1. tEORIQ T, SODERVA]AQ iw W KA^ESTWE PODTEORII, NAZYWAETSQ PROTIWORE- ^IWOJ, ESLI DLQ NEKOTOROJ FORMULY a \TOJ TEORII WYPOLNQETSQ:

` a I ` :a:

w PROTIWNOM SLU^AE TEORIQ T NAZYWAETSQ NEPROTIWORE^IWOJ. tEOREMA 1. iw QWLQETSQ NEPROTIWORE^IWOJ TEORIEJ.

dOKAZATELXSTWO. pUSTX DLQ NEKOTOROJ FORMULY a WYPOLNQ@TSQ WYWODIMOSTI: ` a I ` :a. eSLI b | PROIZWOLXNAQ FORMULA iw, TO IMEEM:

 

` a

(8)

 

` :a

(9)

` a ! (:a ! b) | LEMMA 2.2.1

(10)

pRIMENQQ MP K (8) I (10), A ZATEM K (9)

I POLU^ENNOJ FORMULE, POLU^IM: ` b, TO ESTX MY

POLU^ILI, ^TO WSQKAQ FORMULA iw WYWODIMA. pO TEOREME O POLNOTE \TO OZNA^AET, ^TO WSQKAQ FORMULA iw QWLQETSQ TAWTOLOGIEJ, NO \TO NE TAK.

iZ DOKAZATELXSTWA \TOJ TEOREMY WIDNO, ^TO W PROTIWORE^IWOJ TEORII L@BAQ FORMULA QWLQ- ETSQ WYWODIMOJ. |TO ZNA^IT, ^TO PROTIWORE^IWYE TEORII NE IME@T PRAWA NA SU]ESTWOWANIE W MATEMATIKE, TAK KAK NIKAKOJ SODERVATELXNOJ INFORMACII NE NESUT.

3.3.rAZRE[IMOSTX iw.

oPREDELENIE 1. fORMALXNAQ AKSIOMATI^ESKAQ TEORIQ T NAZYWAETSQ RAZRE[IMOJ, ESLI SU- ]ESTWUET ALGORITM, POZWOLQ@]IJ DLQ KAVDOJ FORMULY USTANOWITX, QWLQETSQ ONA WYWODIMOJ ILI NET.

tEOREMA 1. iw | RAZRE[IMAQ TEORIQ.

dOKAZATELXSTWO. pUSTX a | FORMULA. sOSTAWIW TABLICU ISTINNOSTI (KONE^NAQ PROCEDURA) MOVNO USTANOWITX, QWLQETSQ ONA TAWTOLOGIEJ ILI NET. pO TEOREME O POLNOTE ZAKL@^AEM, ^TO ESLI a | TAWTOLOGIQ, TO ONA WYWODIMA. eSLI VE a NE TAWTOLOGIQ, TO ONA NE WYWODIMA.

3.4.nEZAWISIMOSTX SISTEMY AKSIOM iw.

oPREDELENIE 1. pUSTX | SISTEMA AKSIOM NEKOTOROJ TEORII T, 2 . aKSIOMA NAZYWA- ETSQ NEZAWISIMOJ, ESLI ONA NE WYWODIMA IZ nf g. sISTEMA AKSIOM NAZYWAETSQ NEZAWISIMOJ, ESLI WSE AKSIOMY \TOJ SISTEMY NEZAWISIMY.

tEOREMA 1. kAVDAQ IZ SHEM AKSIOM iw NEZAWISIMA.

dOKAZATELXSTWO. nEZAWISIMOSTX aKSIOMY 1. bUDEM S^ITATX, ^TO BUKWY iw MOGUT PRINIMATX 3 ZNA^ENIQ: 0, 1, 2. oPREDELIM SWQZKI : I ! SLEDU@]IMI TABLICAMI.

 

 

 

A

B

A ! B

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

2

 

 

 

 

 

 

A

:A

 

0

2

2

0

1

1

0

2

 

 

 

 

 

 

1

1

1

1

2

 

 

 

 

 

 

2

0

1

2

0

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

0

97

gLAWA V. iS^ISLENIE WYSKAZYWANIJ

nAZOWEM FORMULU PRIWILEGIROWANNOJ, ESLI W L@BOJ SWOEJ LOGI^ESKOJ WOZMOVNOSTI ONA PRI- NIMAET ZNA^ENIE, RAWNOE 0.

mOVNO UBEDITXSQ W TOM, ^TO WSQKAQ AKSIOMA, POLU^A@]AQSQ PO SHEME AKSIOM 2, 3 QWLQETSQ PRIWILEGIROWANNOJ FORMULOJ. |TO ^ISTO TEHNI^ESKAQ PROWERKA. tAKVE LEGKO UBEDITXSQ W TOM, ^TO PRIMENENIE PRAWILA MP K PRIWILEGIROWANNYM FORMULAM DAET FORMULU PRIWILEGIROWANNU@. |TO OZNA^AET, ^TO ESLI BY SHEMA AKSIOM 1 BYLA WYWODIMA IZ SHEM AKSIOM 2, 3, TO SHEMA AKSIOM 1 BYLA BY TOVE PRIWILEGIROWANNOJ. nO A ! (B ! A) NE QWLQETSQ PRIWILEGIROWANNOJ, TAK KAK PRI A = 0, B = 1 ONA PRINIMAET ZNA^ENIE, RAWNOE 2. tAKIM OBRAZOM, SHEMA AKSIOM 1 NEZAWISIMA OT DWUH DRUGIH SHEM.

nEZAWISIMOSTX aKSIOMY 2. kAK I WY[E BUDEM S^ITATX, ^TO BUKWY iw MOGUT PRINIMATX TRI ZNA^ENIQ: 0, 1, 2. sWQZKI :, ! OPREDELIM TABLICAMI.

 

 

 

A

B

A ! B

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

2

 

 

 

 

 

 

A

:A

 

0

2

1

0

1

 

1

0

0

 

 

 

 

 

 

1

0

 

1

1

2

 

 

 

 

 

 

2

1

 

1

2

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

0

 

 

 

 

 

 

nAZOWEM FORMULU OSOBENNOJ, ESLI W L@BOJ SWOEJ LOGI^ESKOJ WOZMOVNOSTI ONA PRINIMAET ZNA^ENIE, RAWNOE 0.

nESLOVNO UBEDITXSQ W TOM, ^TO WSQKAQ AKSIOMA, POLU^A@]AQSQ IZ SHEM AKSIOM 1, 3 QWLQ- ETSQ OSOBENNOJ. i, KROME TOGO, PRIMENENIE PRAWILA MP K OSOBENNYM FORMULAM DAET FORMULU OSOBENNU@.

eSLI BY SHEMA AKSIOM 2 BYLA WYWODIMA IZ SHEM AKSIOM 1, 3, TO SHEMA AKSIOM 2 BYLA BY TOVE OSOBENNOJ. oDNAKO, NAPRIMER, AKSIOMA

(A ! (B ! C)) ! ((A ! B) ! (A ! C))

PRI A = 0, B = 0, C = 1 PRINIMAET ZNA^ENIE, RAWNOE 2.

nEZAWISIMOSTX aKSIOMY 3. pUSTX a | PROIZWOLXNAQ FORMULA iw. h(a) | FORMULA, POLU^EN- NAQ IZ a UDALENIEM WSEH SWQZOK OTRICANIQ.

o^EWIDNO, ^TO ESLI a | AKSIOMA 1 ILI 2, TO h(a) | TAWTOLOGIQ. pUSTX h(a) I h(a ! b) | TAWTOLOGII, TO ESTX h(a) I h(a) ! h(b) | TAWTOLOGII. tOGDA I h(b) | TAWTOLOGIQ. tAKIM OBRAZOM, PRIMENENIE PRAWILA MP K FORMULAM, ZNA^ENIE OPERATORA h NA KOTORYH | TAWTOLOGII, DAET FORMULU, ZNA^ENIE OPERATORA h NA KOTOROJ | TAWTOLOGIQ. tOGDA ZNA^ENIE OPERATORA h NA WSQKOJ FORMULE, WYWODIMOJ IZ AKSIOMY 1, 2, ESTX TAWTOLOGIQ. nO DLQ AKSIOMY 3

(:A ! :A) ! ((:A ! A) ! A)

ZNA^ENIE OPERATORA h RAWNO :

(A ! A) ! ((A ! A) ! A):

nO \TA FORMULA NE QWLQETSQ TAWTOLOGIEJ, TAK KAK PRI A = 0 ONA PRINIMAET ZNA^ENIE, RAWNOE 0. sLEDOWATELXNO, SHEMA AKSIOMY 3 NE WYWODIMA IZ SHEM AKSIOM 1, 2.

3.5.mNOGOZNA^NYE LOGIKI. oBOB]ENIE IDEI, ISPOLXZOWANNOJ DLQ DOKAZATELXSTWA NEZA-

WISIMOSTI AKSIOM IS^ISLENIQ WYSKAZYWANIJ PRIWODIT K PONQTI@ MNOGOZNA^NOJ LOGIKI. w MNO- GOZNA^NYH LOGIKAH WYSKAZYWATELXNYE (ILI PROPOZICIONALXNYE) PEREMENNYE I FORMULY PRINI- MA@T BOLEE DWUH RAZLI^NYH ZNA^ENIJ. eSLI ^ISLO RAZLI^NYH ZNA^ENIJ KONE^NO, TO TAKIE LOGIKI NAZYWA@TSQ KONE^NOZNA^NYMI ILI k-ZNA^NYMI, W PROTIWNOM SLU^AE MNOGOZNA^NYE LOGIKI NAZY- WA@TSQ BESKONE^NOZNA^NYMI.

98

x 3. pOLNOTA, NEPROTIWORE^IWOSTX I RAZRE[IMOSTX iw. nEZAWISIMOSTX AKSIOM iw

3.6. k-ZNA^NYE LOGIKI. nAZOWEM ^ISLA 0 1 : : : k ; 1 \ISTINNOSTNYMI ZNA^ENIQMI" I WYBEREM KAKOE-NIBUDX ^ISLO m S USLOWIEM 1 m k ; 1. ~ISLA 0 1 : : : m BUDEM NAZYWATX WYDELENNYMI ISTINNOSTNYMI ZNA^ENIQMI. wOZXMEM NEKOTOROE KONE^NOE ^ISLO \ISTINNOSTNYH TABLIC", PREDSTAWLQ@]IH FUNKCII, OTOBRAVA@]IE MNOVESTWO f0 1 : : : k ; 1g W SEBQ. dLQ KAV- DOJ TABLICY WWEDEM ZNAK, KOTORYJ BUDEM NAZYWATX SOOTWETSTWU@]EJ \TOJ TABLICE LOGI^ESKOJ SWQZKOJ. s POMO]X@ \TIH SWQZOK I PROPOZICIONALXNYH BUKW MY MOVEM STROITX FORMULY. kAV- DAQ TAKAQ FORMULA OPREDELQET NEKOTORU@ \ISTINNOSTNU@ FUNKCI@", OTOBRAVA@]U@ MNOVES- TWO f0 1 : : : k ; 1g W SEBQ. fORMULA, PRINIMA@]IE TOLXKO WYDELENNYE ZNA^ENIQ, NAZYWAETSQ WYDELENNOJ. gOWORQT, ^TO ^ISLA k, m I OSNOWNYE ISTINNOSTNYE TABLICY OPREDELQ@T NEKOTORU@ k-ZNA^NU@ LOGIKU M.

pRIMER 1. aLGEBRA WYSKAZYWANIJ QWLQETSQ 2-ZNA^NOJ LOGIKOJ, SOOTWETSTWU@]EJ SLU^A@ k = 2, m = 0 I ISTINNOSTNYMI TABLICAMI DLQ SWQZOK :, &, _, !, , KOTORYE WWODQTSQ ANALOGI^NO TABLICAM GLAWY III S ZAMENOJ SIMWOLA 0 NA 1 I NAOBOROT. wYDELENNYE FORMULY \TOJ LOGIKI NAZYWALISX TAWTOLOGIQMI.

pRIMER 2. dWE RAZLI^NYE 3-ZNA^NYE LOGIKI, SOOTWETSTWU@]IE SLU^A@ k = 3, m = 0 I WWEDEN-

NYMI ISTINNOSTNYMI TABLICAMI DLQ SWQZOK :, ! (SM. P. V.3.4.). |TI LOGIKI ISPOLXZOWALISX DLQ DOKAZATELXSTWA NEZAWISIMOSTI SHEM AKSIOM a1 I a2 IS^ISLENIQ WYSKAZYWANIJ.

dLQ MNOGOZNA^NYH LOGIK TAK VE KAK I DLQ ALGEBRY WYSKAZYWANIJ MOVNO OPREDELITX PONQTIQ LOGI^ESKOJ WOZMOVNOSTI, SOWMESTNOJ LOGI^ESKOJ WOZMOVNOSTI, RAWNOSILXNOSTI FORMUL I T. D.

lEGKO PONQTX, ^TO KAVDAQ TABLICA ISTINNOSTI OT n PROPOZICIONALXNYH BUKW OPREDELQET BES- KONE^NO MNOGO RAWNOSILXNYH FORMUL k-ZNA^NOJ LOGIKI M. tAKIM OBRAZOM, KOLI^ESTWO WSEWOZ- MOVNYH TAKIH TABLIC ISTINNOSTI RAWNO ^ISLU WSEH POPARNO NERAWNOSILXNYH FORMUL LOGIKI M OT n BUKW.

oBOZNA^IM ^EREZ Pk MNOVESTWO WSEH POPARNO NERAWNOSILXNYH FORMUL LOGIKI M OT n PROPO- ZICIONALXNYH BUKW A1 A2 : : : An. tAK KAK ^ISLO RAZLI^NYH NABOROW ( 1 2 : : : n) ZNA^ENIJ BUKW A1 A2 : : : An RAWNO kn, TO IMEEM SLEDU@]IJ REZULXTAT

tEOREMA 1. ~ISLO FORMUL LOGIKI M, ZAWISQ]IH OT n BUKW W Pk RAWNO kkn.

oPREDELENIE 1. fORMALXNAQ AKSIOMATI^ESKAQ TEORIQ, SODERVA]AQ PROPOZICIONALXNYE BUK- WY I SWQZKI k-ZNA^NOJ LOGIKI M NAZYWAETSQ PODHODQ]EJ DLQ LOGIKI M, ESLI MNOVESTWO TE- OREM \TOJ TEORII SOWPADAET S MNOVESTWOM WYDELENNYH FORMUL LOGIKI M.

o^EWIDNO, ^TO WSE \TI PONQTIQ MOGUT BYTX OBOB]ENY NA SLU^AJ BESKONE^NOGO MNOVESTWA ISTINNOSTNYH ZNA^ENIJ.

pRIMER 3. pUSTX M0 | 2-ZNA^NAQ LOGIKA POLU^ENNAQ IZ ALGEBRY WYSKAZYWANIJ M ZAMENOJ WSEH FORMUL W M NA RAWNOSILXNYE IM FORMULY, SODERVA]IE W KA^ESTWE LOGI^ESKIH SWQZOK TOLX- KO : I !, DLQ KOTORYH W TABLICAH ISTINNOSTI 0 ZAMENEN NA 1 I NAOBOROT. tOGDA IS^ISLENIE WYSKAZYWANIJ BUDET PODHODQ]EJ FORMALXNOJ AKSIOMATI^ESKOJ TEORIEJ DLQ M0, TAK KAK, W SILU

TEOREM O POLNOTE (SM. P. V.3.1.), MNOVESTWO WSEH TEOREM IS^ISLENIQ WYSKAZYWANIJ SOWPADAET S MNOVESTWOM WSEH WYDELENNYH FORMUL (TAWTOLOGIJ) LOGIKI M0.

3.7.nOWYE TERMINY. pOLNOTA FORMALIZACII T0 TEORII T OTNOSITELXNO T. nEPROTI-

WORE^IWOSTX I RAZRE[IMOSTX FORMALXNYH AKSIOMATI^ESKIH TEORIJ. nEZAWISIMOSTX AKSIOMY OT DRUGIH AKSIOM. nEZAWISIMOSTX SISTEMY AKSIOM. mNOGOZNA^NYE LOGIKI.

3.8.kONTROLXNYE WOPROSY.

1.dAJTE OPREDELENIE POLNOJ FORMALXNOJ AKSIOMATI^ESKOJ TEORII T0 OTNOSITELXNO SODERVA- TELXNOJ TEORII T. kAKOWO PREDPOLAGAEMOE W OPREDELENII SOOTNO[ENIE MEVDU TEORIQMI T I T0?

2.kAKIE FORMULY aw W TEOREME 3.1.1 S^ITA@TSQ TEOREMAMI iw?

99