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数理逻辑之 自然演算规则(一)

 
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   上一篇数理逻辑之 命题讲了关于命题的基本概念。

那么如何建立一个用于命题推理的演算,使得我们能建立前面论证的有效性呢?我们希望有一个规则集合,每条规则可以在给定某一前提假设序列,而得出一个结论。

在自然演算中,我们有一个证明规则集。用这一证明规则集,我们可以从一些公式推出另一些公式。

假设我们有一个公式集Θ1, Θ2, Θ3, Θn,也称为前提集,另一公式Ψ称为结论。我们通过对这些前提应用证明规则,我们希望得到更多的公式。然后再应用证明规则,最终得到我们想要的结论:

Θ1, Θ2, Θ3, …, Θn├Ψ

我们称这个表达式为相继式

我们说一个相继式是有效的,当且仅当能找到它的一个证明。

还记得我吗前面的例子吗?

例1
①If the train arrives late and there are no taxis at the station, then John is late for his meeting.
②John is not late for his meeting.
③The train did arrive late.
④Therefore, there were taxis at the station.
例2
①If it is raining, and Jane does not have her umbrella with her, then she will get wet.
②Jane is not wet.
③It is raining.
④Therefore, Jane has her umbrella with her.

      例1和例2的论证形式可表示为:

p∧﹁q → r,
﹁r,
p├ q

去构造一个证明是一个富于创造性的活动,这类似于编写程序。

 

让我们开始来学习一些自然演算规则吧。

(Ⅰ)合取规则



  合取规则有三个,前面是各自的规则,后面是他们的记号,我们后面在使用这些规则的时候只使用记号来表示。

先解释下规则是怎么看懂的:横线上面表示前提,横线下面表示结论。还不明白?来看一个例子:

例4   证明 p∧q,r ├ q∧r是有效的
p∧q        前提假设
r           前提假设
q           ∧e2  1
q∧r        ∧i   3,2 

 请问能看懂题目是什么意思吗?还记得相继式的概念吗?题目就是要证明一个相继式。

那么能看懂证明过程吗?还记得我吗初中的时候开始学习证明,每一步后面都要写上原因吗?这里也一样,为了更明白和深入理解规则,每一步后面都写了原因。

前两行都是相继式左边给出的,直接写上,第三行是根据第1行使用第三个合取规则e2得到的,所以写上“∧e2 1”,第四行同理,是根据第3行和第2行合取到的。

你可能会说:我了个去,这么简单,我也会编写逻辑教材了。别着急,如果你还记得第一篇文章里提到的那些概念,你就知道好戏才刚刚开始。

再来看一道题目:证明 (p ∧ q)∧r, s∧t q∧s 是有效的。

 

    (p ∧ q)∧r       前提假设
    s∧t              前提假设
    p ∧ q           ∧e1 1
    s                  ∧e1  2
    q                  ∧e2  3
    q∧s             ∧i    5,4 

 你有没有咆哮:难道合取就这简单,敢不敢来电更难的?

不好意思,合取规则真的就这命简单,三条都通俗易懂。如果你想想欧几里德的几条公设是不是心情会稍微平伏点?

这里有一点要说:对于一个有效的相继式,可能有多个证明。但不管哪个证明,我们都可以至顶向下逐行检查对证明规则应用的有效性(正确性)。这对于我们以后的表述很有意义。

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