离散数学之数理逻辑(4)

2019-04-16 19:39

A,B的真值相同,故A?B。

例1-1-3.4 证明 P?Q??Q??P。 证明:

(P?Q)?(?Q??P)?((P?Q)?(?Q??P))?((?Q??P)?(P?Q))?((?P?Q)?(??Q??P))?((??Q??P)?(?P?Q))?(?(?P?Q)?(??Q??P))?(?(??Q??P)?(?P?Q))?(?(?P?Q)?(?P?Q))?(?(?P?Q)?(?P?Q))?T?T?T故由定理1-1-3.3得证。

例1-1-3.5 P→(Q→R)?(P?Q)→R 证明:

P?(Q?R)??P?(?Q?R)?(?P??Q)?R??(P?Q)?R?(P?Q)?R. 容易验证 wff 等价具有下列性质:

(1) 反身(自反)性: A?A。 (2) 对称性: 若A?B则B?A。

(3) 传递性: 若A?B,B?A,则A?C。

定义 1-1-3.3 设合式公式A和B中出现的原子命题变元为P1,P2,?,Pn,如果对它们的指派使A取值为1时B也取值为1,则称A蕴涵B(或称B是A的逻辑结果),记为A?B。

例1-1-3.6 ?P?P?Q。 证明:

P 1 1 0 0 Q 1 0 1 0 ?P 0 0 1 1 P?Q 1 0 1 1

从上面的真值表可知,使?P取值1的指派0,1和0,0它也使P→Q取值为1,根据定义1-1-3.3得证 ?P?P→Q。

例1-1-3.7 (P?Q)?(Q?R)?P?R。 证明:

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P 1 1 1 1 0 0 0 0 Q 1 1 0 0 1 1 0 0 R 1 0 1 0 1 0 1 0 P?Q 1 1 0 0 1 1 1 1 Q?R 1 0 1 1 1 0 1 1 (P?Q)?(Q?R) 1 0 0 0 1 0 1 1 P?R 1 0 1 0 1 1 1 1 由真值表可知使(P→Q)?(Q→R )取值为1的指派(1,1,1);(0,1,1);(0,0,1);(0,0,0)也使P→R取值为1,根据定义1-1-3.3知

(P?Q)?(Q?P)?P?R。

定理1-1-3.4 合式公式A?B当且仅当A?B是重言式。

证明:必要性:由A?B的定义知当A取值为1时,B取值也为1。再由A?B的运算表知,当A取值为1时,B取值也为1,A?B为重言式。

充分性:因为A?B为重言式,所以,当A取值为1时,B的真值必为1(否则A?B真值为假,与题设矛盾),所以A?B。

例1-1-3.8 ?Q?(P?Q)??P 证明:

?Q?(P?Q)??P?(?Q?(?P?Q))??P ??(?Q?(?P?Q))??P?Q??(?P?Q)??P ?(?P?Q)??(?P?Q)?T由定理1-1-3.4得证?Q?(P?Q)??P。

用定义1-1-3.3及定理1-1-3.4易证下列常用的基本蕴涵式: (1) P?Q?P,P?Q?Q; (2) P?P?Q,Q?P?Q; (3) ?P ?P→Q; (4) Q?P→Q;

(5) ?(P→Q)?P;?(P→Q)??Q; (6) P?(P→Q)?Q; (分离规则) (7) ?Q?(P→Q)??P;

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(8) ?P?(P?Q)?Q ; (9) (P→Q)?(Q→R)? P→R; (10) (P?Q)?(P→R) ?(Q→R) ?R; (11) (P→Q) ?(R→S)?(P?R)→(Q?S); (12) (P?Q) ?(Q ?R)? P? R。 蕴涵具有下列常用性质:

(1) A为重言式,A?B,则B必为重言式; (2) 自反性 A?A;

(3) 反对称性 若A?B且 B?A 则A?B; (4) 传递性 若A?B且 B?C 则A?C; (5) 若A? B且 A? C 则A? B ? C 。 (6) 若A?B且C?B,故A ? C?B。 证明: (1)、(2) 由A?B的定义即可知。

(3) 因为A?B且B?A,所以A?B与B?A为重言式,由基本等价式(12)知A?B为重言式,所以A?B。

(4) 由A?B且B?C知(A→B)?(B→C)为重言式,据基本蕴涵式(9)知(A→B)?(B→C)?A→C,由性质1知A→C为重言式,故A?C。

(5) 因A?B且A?C,故(A→B),(B→C)都为重言式,如果A取值为1,则B和C都取值为1,因而B?C取值为1;如果A取值为0,无论B?C取值为1还是取0 ,A→B?C取值均为1,故A→B?C为重言式,所以A?B?C 。 (6) 因A?B且C?B故(A→B)?(C→B)?T。

即 (?A ? B)?(?C? B)?T,即 (?A ?? C)? B?T,即 ?(A ? C)? B?T, 即(A ? C)→B?T,故 A?C ? B。

1-1-3 习 题

1.证明(A?B)?(B?C)?(C?A)?(A?B)?(B?C)?(C?A)。 2.不要构造真值表证明下列蕴涵式: (1) P?Q?P?(P?Q); (2) (P?Q)?Q?P?Q;

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(3) Q??Q?P; (4) ?P?Q?P?S; (5) P?R?S??S;

(6) (Q?P)?(R?(R?P))??R?(P?Q)。 3.若A?C?B?C是否有A?B? 若A?C?B?C是否有A?B? 若?A??B是否有A?B? 4.证明A?B时?B??A。

5.证明A?B时?A??B┐,反之也对。

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§1-1-4 命题逻辑的推理理论

逻辑是研究思维结构和规则的科学,要求能够提供正确的思维规律,提供判定一个论断之有效的准则。数理逻辑则研究正确的推理规则,研究论断的有效性,但要注意到:论断的正确性涉及到实践的检验。

什么是论断的有效性呢?回忆§1-1-3中命题公式的蕴涵概念,并把它推广。

定义 1-1-4.1 A1,A2,?,An和B为合式公式,若A1 ?A2 ??? An?B,则称B为前提A1,A2,?,An的有效结论,或说B是A1,A2,?,An的逻辑结果,或者说A1,A2,?,An共同蕴涵B。

例1-1-4.1 证明 R→S是P→(Q→S),?R?P ,Q的有效结论。 证明:即要证(P→(Q→S))?(?R?P)?Q?R→S,也就是要证明

(P→(Q→S))?(?R?P)?Q?(R→S)为重言式。当然可以应用真值表验证,也可以用等价是验证,往往是比较麻烦的。

因此判定论断的有效性,需要有其他论证方法,希望有比较简明的过程,还要有正确的依据。

定理 1-1-4.1 若A1?A2???An?B?C,则

A1?A2???An?B?C。

证明:已知A1?A2???An?B?C,故A1?A2???An?B?C为重言式。即?(A1?A2???An?B)?C为重言式,即?(A1?A2???An)??B?C为重言式,即A1?A2???An?(B?C)为重言式,

所以 A1?A2???An?B?C。

定义1-1-4.2 设S为若干公式的集合(称为前提集合)。

如果有公式的有限序列A1,A2,?,An其中Ai ?S 或Ai 是A1,A2,?,Ai?1中某些公式的有效结论,且An?B,则称B是S的逻辑结果或有效结论,或者说从S演绎出B。

定理1-1-4.2 设S为公式集,B是一个公式,S能演绎出B的充分必要条件是:B是S的逻辑结果。

证明: 充分性:因为B是S的逻辑结果,由定义1-1-4.2知存在公式的有限

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