Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Логика высказываний2.docx
Скачиваний:
10
Добавлен:
04.09.2019
Размер:
58.67 Кб
Скачать

Нормальные формы

Определение 11 (Эквивалентность). Формула F эквивалентна формуле G, если FI = GI для любой интерпретации I.

В задачах 2.162.18 и 2.20 мы вводим несколько ``нормальных форм'' таких, что любая пропозициональная формула может быть эквивалентно трансформирована в любую из этих форм.

2.15 Покажите, что для атомов p и q

  • каждая из формул p & q, p  q эквивалентна формуле, не содержащей связок, кроме  и ¬,

  • каждая из формул p  q, p  q эквивалентна формуле, не содержащей связок, кроме & и ¬,

  • каждая из формул p & q, p  q эквивалентна формуле, не содержащей связок, кроме  и ¬.

2.16 Любая формула эквивалентна

  • формуле, не содержащей связок, кроме  и ¬,

  • формуле, не содержащей связок, кроме & и ¬,

  • формуле, не содержащей связок, кроме  и ¬.

В сочетании с результатом задачи 2.14 этот факт показывает, что множества { , ¬ }, { &, ¬ } и { , ¬ } – ``полные'' множества связок – они достаточны для выражения любой таблицы истинности. С другой стороны, множество {  } не ``полное'':

2.17 Предполагая, что p – атом, покажите что любая формула, эквивалентная ¬p, содержит по крайней мере одно отрицание. см. Указания

Литерал – это атом или отрицание атома. Элементарная конъюнкция – это формула вида L1& ··· & Ln ( 1), где L1,...,Ln – литералы. Будем говорить, что формула находится в дизъюнктивной нормальной форме, если она имеет вид C1  ···  Cm ( 1), где C1, ..., Cm – элементарные конъюнкции.

2.18 Любая формула эквивалентна некоторой формуле в дизъюнктивной нормальной форме.

Элементарная дизъюнкция – это формула вида L1  ···  Ln ( 1), где L1,...,Ln – литералы. Будем говорить. что формула находится вконъюнктивной нормальной форме, если она имеет вид D1 & ··· & Dm ( 1), где D1, ..., Dm – элементарные дизъюнкции.

2.19 Пусть F – формула в дизъюнктивной нормальной форме. Покажите, что ¬F эквивалентно некоторой формуле в конъюнктивной нормальной форме.

2.20 Любая формула эквивалентна некоторой формуле в конъюнктивной нормальной форме.

Выполнимость

Определение 12 (Выполнимость). Если существует интерпретация, при которой формула F истинна, мы говорим, что F выполнима.

Эта терминология применима также к множествам формул: множество  формул выполнимо, если существует интерпретация, при которой истинны все формулы .

2.21 Пусть  – множество литералов. Покажем, что  выполнимо тогда и только тогда, когда не существует атома A, для которого и A и ¬A принадлежат .

Для любого атома A литералы A, ¬A называются дополнительными друг к другу. Так, утверждение последней задачи может быть выражено следующим образом: множество литералов выполнимо тогда и только тогда, когда оно не содержит дополнительных пар.

Логическое следование

Мы сейчас определим в контексте логики высказываний, когда формула F ``следует'' из множества формул . Идея следования центральна в логике: в любой формальной аксиоматической теории ``теорема'' – это формула, которая следует из аксиом.

Определение 13 (Логическое следование). Формула F (логически) следует из множества формул  (или множество формул  влечёт формулуF, символически,  |= F ), если для каждой интерпретации, при которой все формулы  истинны, формула F также истинна.*

Про формулы, которые логически следуют из  будем говорить ``логическое следствие ''.

2.22 Предполагая, что p и q – атомы, определите

  • следует ли q из (множества состоящего из) p и p  q,

  • следует ли ¬q из ¬p и p  q.

2.23  влечёт F тогда и только тогда, когда  { ¬F } не выполнимо.

Определение 14 (Тавтология). Формула F называется тавтологией, или тождественно истинной формулой, если F истинно при любой интерпретации.*

Понятие тавтологии ``двойственно'' понятию выполнимой формулы: F – тавтология тогда и только тогда, когда ¬F не выполнима. Определение эквивалентных формул, данное выше, может быть переформулировано следующим образом: F эквивалентна G, если  G – тавтология.

2.24 Определить, какие из следующих формул являются тавтологиями: ( q)  ( p), (( q)  p)  p, (( q)  r)  ( ( r)).

2.25 Для любых формул F, G1,...,Gn ( 1) : F следует из { G1,..., Gn } тогда и только тогда, когда (G1 & ··· & Gn)  F – тавтология.