Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik@math.feld.cvut.cz horcik@cs.cas.cz www.cs.cas.cz/ horcik



Podobné dokumenty
Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

1 Predikátová logika. 1.1 Syntax. jaký mohou mít formule význam (sémantiku). 1. Logických symbolů: 2. Speciálních (mimologických) symbolů:

Klasická predikátová logika

4.2 Syntaxe predikátové logiky

Unární je také spojka negace. pro je operace binární - příkladem může být funkce se signaturou. Binární je velká většina logických spojek

Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

Predikátová logika. prvního řádu

Matematická logika. Miroslav Kolařík

platné nejsou Sokrates je smrtelný. (r) 1/??

Výroková a predikátová logika - VI

Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

Sémantika predikátové logiky

2.2 Sémantika predikátové logiky

Další (neklasické) logiky. Jiří Velebil: AD0B01LGR 2015 Predikátová logika 1/20

Predikátová logika dokončení

DISKRÉTNÍ MATEMATIKA PRO INFORMATIKY I

Výroková a predikátová logika - VIII

Jazyk matematiky Matematická logika Množinové operace Zobrazení Rozšířená číslená osa

Okruh č.3: Sémantický výklad predikátové logiky

Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

Logické programy Deklarativní interpretace

Predikátová logika. 3.1 Formule predikátové logiky

Výroková a predikátová logika - VIII

Úvod do TI - logika Predikátová logika 1.řádu (4.přednáška) Marie Duží marie.duzi@vsb.cz

Výroková a predikátová logika - II

1 REZOLUČNÍ FORMÁLNÍ DŮKAZY

Predikátová logika. Kapitola Formule predikátové logiky

Predikátová logika. Teoretická informatika Tomáš Foltýnek

Modely Herbrandovské interpretace

Základní pojmy matematické logiky

Výroková a predikátová logika - VII

Cvičení Aktivita 1. část 2. část 3. část Ústní Celkem Známka

Výroková a predikátová logika - IX

Úvod do predikátové logiky. (FLÚ AV ČR) Logika: CZ.1.07/2.2.00/ / 1

Místo pojmu výroková formule budeme používat zkráceně jen formule. Při jejich zápisu

Regresní a korelační analýza

1 Pravdivost formulí v interpretaci a daném ohodnocení

Matematická logika. Miroslav Kolařík

Stefan Ratschan. Fakulta informačních technologíı. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Funkce zadané implicitně

Logika. 2. Výroková logika. RNDr. Luděk Cienciala, Ph. D.

Jak je důležité být fuzzy

Výroková a predikátová logika - IX

Každé formuli výrokového počtu přiřadíme hodnotu 0, půjde-li o formuli nepravdivou, a hodnotu 1, půjde-li. α neplatí. β je nutná podmínka pro α

Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. Matematika. Příručka pro přípravu k přijímacím zkouškám

kde je dostupný ve formě vhodné pro tisk i ve formě vhodné pro prohlížení na obrazovce a z adresy

Deskripční logika. Petr Křemen FEL ČVUT. Petr Křemen (FEL ČVUT) Deskripční logika 37 / 157

teorie logických spojek chápaných jako pravdivostní funkce

Predikátová logika. Z minula: 1. jazyk logiky 1. řádu. 2. term a formule. 3. interpretace jazyka (relační struktura) 4. Tarského definice pravdy

Logika XI. RNDr. Kateřina Trlifajová PhD. Katedra teoretické informatiky Fakulta informačních technologíı BI-MLO, ZS 2011/12

Drsná matematika IV 7. přednáška Jak na statistiku?

Úvod do logiky (PL): sémantika predikátové logiky

Negativní informace. Petr Štěpánek. S použitím materiálu M.Gelfonda a V. Lifschitze. Logické programování 15 1

Výroková a predikátová logika - VII

Rovnost lze vyjádřit jako predikát, např. můžeme zvolit, že P(x, y) reprezentujetvrzení xjerovnoy.

Fuzzy logika a reálný svět, aneb jsou všechny hromady skutečně malé?

SINGULÁRNÍ VÝROKY: Jednoduchý singulární výrok vznikne spojením singulárního termínu s termínem obecným pomocí spony=slova je.

Výroková a predikátová logika Výpisky z cvičení Martina Piláta

(Auto)korelační funkce Statistické vyhodnocování exp. dat M. Čada ~ cada

Predikátová logika [Predicate logic]

2.1 Formule predikátové logiky. větám. Použijte k tomu predikátových symbolu uvedených v textu.

Negace bázového atomu Negace atomu s existenčním termem Negace klauzule Negace množiny klauzulí Predikát rovnosti. Klauzulární logika

Euklidovský prostor Stručnější verze

Úvod do informatiky. Miroslav Kolařík. Zpracováno dle učebního textu R. Bělohlávka: Úvod do informatiky, KMI UPOL, Olomouc 2008.

(zkráceně jen formule), jestliže vznikla podle následujících pravidel:

Úvod do informatiky. Miroslav Kolařík

Výroková a predikátová logika - IV

MNOŽINY. x A. Jeho varianty paradox mostu se šibenicí, paradox holiče.

Predik atov a logika - pˇredn aˇska () Predik atov a logika - pˇredn aˇska / 16

Cvičení ke kursu Klasická logika II

Přijímací zkouška - matematika

Logika Libor Barto. Výroková logika

9. Úvod do teorie PDR

Základy logiky a teorie množin

Matematická logika. Miroslav Kolařík

Logika. Akademie managementu a komunikace, Praha PhDr. Peter Jan Kosmály, PhD.

Formální systém výrokové logiky

MATEMATIKA IV - PARCIÁLNÍ DIFERENCIÁLNÍ ROVNICE - ZÁPISKY Z. Obsah. 1. Parciální diferenciální rovnice obecně. 2. Kvaazilineární rovnice prvního řádu

Výroková a predikátová logika - X

Sémantika výrokové logiky. Alena Gollová Výroková logika 1/23

Spojitost funkcí více proměnných

Základy matematické logiky

KMA/MDS Matematické důkazy a jejich struktura

GRAFY A GRAFOVÉ ALGORITMY

Rezoluční kalkulus pro logiku prvního řádu

Matematika pro studenty ekonomie

Úvod do teoretické informatiky(2017/2018) cvičení 6 1

Organizace. Zápočet: test týden semestru (pátek) bodů souhrnný test (1 pokus) Zkouška: písemná část ( 50 bodů), ústní část

Výroková a predikátová logika - XII

Převyprávění Gödelova důkazu nutné existence Boha

2. RBF neuronové sítě

Rezoluce v predikátové logice

Výroková logika dokazatelnost

Determinant. Definice determinantu. Permutace. Permutace, vlastnosti. Definice: Necht A = (a i,j ) R n,n je čtvercová matice.

Úvod do logiky (VL): 4. Zjištění průběhu pravdivostních hodnot formule tabulkovou metodou

Výroková a predikátová logika - II

Logika I. RNDr. Kateřina Trlifajová PhD. Katedra teoretické informatiky Fakulta informačních technologíı BI-MLO, ZS 2011/12

Výroková a predikátová logika - IX

AD4M33AU Automatické uvažování

Databázové systémy. * relační kalkuly. Tomáš Skopal. - relační model

Transkript:

Matematická logika Rostislav Horčík horcik@math.feld.cvut.cz horcik@cs.cas.cz www.cs.cas.cz/ horcik Rostislav Horčík (ČVUT FEL) Y01MLO Letní semestr 2007/2008 1 / 18

Predikátová logika Motivace Výroková logika studuje pouze vztahy mezi elementárními výroky (nikoli je samotné). Predikátová logika tyto elementární výroky dále strukturuje. Tudíž umožňuje zformalizovat některé úsudky nelze postihnout výrokovou logikou např. Sókratés je člověk. Každý člověk je smrtelný. Sókratés je smrtelný. Ve výrokové logice tento úsudek nelze zformalizovat, protože použité výroky spolu nesouvisí (úsudek by odpovídal tvrzení {p, q} = r, které neplatí). Souvislost mezi výroky je třeba hledat uvnitř výroků. Rostislav Horčík (ČVUT FEL) Y01MLO Letní semestr 2007/2008 2 / 18

Motivace Predikátová logika Věta Každý člověk je smrtelný. má intuitivně tvar implikace. Říká, že každý objekt x, který je člověk, má vlastnost být smrtelný. Formálně x(člověk(x) Smrtelný(x)). Věta Sókratés je člověk. nám říká, že objekt Sókratés má vlastnost být člověk. Formálně Člověk(Sókratés). Výše zmíněný úsudek nám tedy dává Smrtelný(Sókratés). Rostislav Horčík (ČVUT FEL) Y01MLO Letní semestr 2007/2008 3 / 18

Predikátová logika Potřebné prvky jazyka Logika, která umí postihnout úsudek se Sókratem (ale hlavně také usuzování matematiků), je logika predikátová (někdy také prvořádová). Pokud chceme formalizovat výše uvedené věty, je zřejmé, že náš formální jazyk musí obsahovat následující položky: logické spojky ( ) konstanty pro objekty (Sókratés), proměnné pro objekty (x), symboly pro vlastnosti (predikáty) jako být člověk a být smrtelný, kvantifikátor pro každé ( ). Rostislav Horčík (ČVUT FEL) Y01MLO Letní semestr 2007/2008 4 / 18

Predikátová logika Další příklad Ukažme si jinou větu, kterou bychom rádi postihli jazykem predikátové logiky: Pro každé reálné číslo x existuje reálné číslo y takové, že x = y + y. Formání zápis Nové prvky: kvantifikátor existuje ( ), binární predikát býti rovno (=), x( y(x = y + y)). funkční symbol +, který dvojici objektů x, y přiřazuje objekt x + y. Rostislav Horčík (ČVUT FEL) Y01MLO Letní semestr 2007/2008 5 / 18

Predikátová logika Jazyk predikátové logiky Jazyk predikátové logiky L se skládá z 1 logických symbolů spočetné množiny objektových proměnných Var = {x, y, z,...}, výrokových logických spojek,,,,, obecného (univerzálního) kvantifikátoru a existečního kvantifikátoru, 2 speciálních (mimologických) symbolů množiny predikátových symbolů Pred = {P, Q, R,...}, množiny konstatních symbolů Kons = {a, b, c,...}, množiny funkčních symbolů Func = {f, g, h,...}, 3 pomocných symbolů: závorky a čárka. Každý predikátový a funční symbol má danou aritu (četnost). Rostislav Horčík (ČVUT FEL) Y01MLO Letní semestr 2007/2008 6 / 18

Predikátová logika Termy Množina termů jazyka L je definována těmito pravidly: 1 Každá proměnná a každý konstatní symbol je term. 2 Jestliže f je funkční symbol arity n a t 1,..., t n jsou termy, pak f (t 1,..., t n ) je také term. 3 Nic, co nevzniklo konečným použitím 1 a 2, není term. Příklady Mejmě jazyk obsahující unární funkční symbol f, binární funkční symbol + a konstatní symbol 0. Pak následující jsou termy: x + 0 (píšeme x + y místo +(x, y)), 0 + (0 + (0 + 0)), f (f (x) + f (0 + 0)). Rostislav Horčík (ČVUT FEL) Y01MLO Letní semestr 2007/2008 7 / 18

Formule Predikátová logika Atomická formule je predikátový symbol P aplikovaný na tolik termů, kolik je jeho arita. Tj. pro n-ární P Pred a termy t 1,..., t n je P(t 1,..., t n ) atomická formule. Množina formulí je definována těmito pravidly: 1 Každá atomická formule je formule. 2 Jsou-li ϕ a ψ dvě formule, pak ( ϕ), (ϕ ψ), (ϕ ψ), (ϕ ψ), (ϕ ψ) jsou opět formule. 3 Je-li ϕ formule a x proměnná, pak ( xϕ) a ( xϕ) jsou opět formule. 4 Nic, co nevzniklo konečným použitím 1 až 3, není formule. Rostislav Horčík (ČVUT FEL) Y01MLO Letní semestr 2007/2008 8 / 18

Predikátová logika Další terminologie Podřetězec formule ϕ, který je sám formulí, se nazývá podformulí formule ϕ. Odpovídá podstromu derivačního stromu ϕ určeného vrcholem s predikátovým symbolem, logickou spojkou nebo kvantifikátorem. Mějme formuli ϕ a proměnnou x, která se vyskytuje ve ϕ. Výskyt proměnné x je vázaný ve ϕ, jestliže se x vyskytuje v nějaké podformuli formule ϕ tvaru ( xψ) nebo ( xψ). V opačném případě mluvíme o volném výskytu. Rostislav Horčík (ČVUT FEL) Y01MLO Letní semestr 2007/2008 9 / 18

Predikátová logika Příklady Uvažujme formuli v jazyku s unárním funčním symbolem f, binárním funkčním symbolem + a binárními predikátovými symboly <, = x(x < y y(z + f (y) = x)). výskyt proměnné z je volný, všechny tři výskyty proměnné x jsou vázané, proměnná y má první výskyt volný a druhý vázaný. Rostislav Horčík (ČVUT FEL) Y01MLO Letní semestr 2007/2008 10 / 18

Predikátová logika Sentence a otevřené formule Pokud má formule ϕ pouze vázané výskyty proměnných, pak se nazývá sentence (uzavřená formule). Pokud má formule ϕ pouze volné výskyty proměnných, pak se nazývá otevřená formule. Příklady z y x(x < y y(z + f (y) = x)) je sentence, x < y z + f (y) = x je otevřená formule, x(x < y y(z + f (y) = x)) není ani uzavřená ani otevřená, 0 < f (f (0)) je uzavřená i otevřená. Rostislav Horčík (ČVUT FEL) Y01MLO Letní semestr 2007/2008 11 / 18

Sémantika predikátové logiky Sémantika predikátové logiky Co je tedy třeba k určení významu predikátové formule? x(člověk(x) Smrtelný(x)), x( y(x = y + y)). Určit odkud jsou objekty (u příkladu se Sókratem to mohla být např. množina všech bytostí ve vesmíru, u příkladu s racionálními čísly to byly racionální čísla). Vymezit objekty (n-tice objektů), které mají dané vlastnosti (např. které objektu jsou člověk nebo která dvě racionální čísla jsou si rovna). Určit význam konstant a funkčních symbolů (např. + reprezentuje sčítání racionálních čísel). Určit význam logických spojek a kvantifikátorů. Rostislav Horčík (ČVUT FEL) Y01MLO Letní semestr 2007/2008 12 / 18

Sémantika predikátové logiky Interpretace Interpretace jazyka L (struktura pro jazyk L) je dvojice U,, kde U je neprázdná množina nazývaná universum (nosič), je přiřazení, které 1 každému predikátovému symbolu P Pred arity n přiřazuje podmnožinu P množiny U n, tj. n-ární relaci na množině U, 2 každému konstatnímu symbolu a Kons přiřazuje prvek a z U, 3 každému funkčnímu symbolu f Func arity n přiřazuje zobrazení f : U n U. Rostislav Horčík (ČVUT FEL) Y01MLO Letní semestr 2007/2008 13 / 18

Sémantika predikátové logiky Příklady interpretací 1 Uvažujme jazyk L s jedním binárním predikátovým symbolem H. Interpretace L je např. dvojice U,, kde U = {a, b, c, d} a H = {(a, b), (a, c), (b, c), (c, d), (d, a), (d, b)} 2 Mějme jazyk L s binárními predikáty, =, binárními funkčními symboly +, a dvěmi konstantami 0, 1. Interpretace L je např. dvojice U,, kde U = R, = {(a, b) R 2 a je menší nebo rovno b}, = = {(a, b) R 2 a je rovno b}, 0 = reálné číslo nula, 1 = reálné číslo jedna, + : R 2 R sčítání reálných čísel, : R 2 R násobení reálných čísel. Tuto interpretaci budeme nazývat struktura reálných čísel. Rostislav Horčík (ČVUT FEL) Y01MLO Letní semestr 2007/2008 14 / 18

Sémantika predikátové logiky Ohodnocení termů Ohodnocení proměnných (kontext) v interpretaci U, je zobrazení ρ: Var U. Je-li x proměnná a a U, pak symbol ρ[x := a] označuje ohodnocení proměnných (update), které proměnné x přiřadí a a na všech ostatních proměnný se shoduje s ρ. Mějme interpretaci U, a ohodnocení proměnných ρ. Pro libovolný term t určíme jeho hodnotu t ρ takto: Je-li term konstatní symbol a Kons, pak jeho hodnota je a ρ = a. Je-li term proměnná x, pak jeho hodnota je x ρ = ρ(x). Je-li f (t 1,..., f n ) term, pak jeho hodnota je t ρ = f ( t 1 ρ,..., t n ρ ). Rostislav Horčík (ČVUT FEL) Y01MLO Letní semestr 2007/2008 15 / 18

Sémantika predikátové logiky Pravdivostní hodnota formule Necht U, je interpretace a ρ je ohodnocení proměnných. Atomická formule ϕ = P(t 1,..., t n ) je pravdivá pokud, ( t 1 ρ,..., t n ρ ) P. Formule ϕ je pravdivá právě tehdy, když ϕ je nepravdivá. Formule ϕ ψ je pravdivá právě tehdy, když obě ϕ a ψ jsou pravdivé. Formule ϕ ψ je pravdivá právě tehdy, když alespoň jedna z ϕ a ψ je pravdivá. Formule ϕ ψ je nepravdivá právě tehdy, když ϕ je pravdivá a ψ nepravdivá. Rostislav Horčík (ČVUT FEL) Y01MLO Letní semestr 2007/2008 16 / 18

Sémantika predikátové logiky Pravdivostní hodnota formule (pokračování) Formule ϕ ψ je pravdivá právě tehdy, když ϕ a ψ jsou bud obě pravdivé nebo nepravdivé. Formule xϕ je pravdivá právě tehdy, když ϕ je pravdivá v každém ohodnocení ρ[x := d], kde d U. Formule xϕ je pravdivá právě tehdy, když ϕ je pravdivá alespoň v jednom ohodnocení ρ[x := d], kde d U. Pravdivost formule tedy závisí na interpretaci U, a ohodnocení proměnných ρ. Pokud to chceme zdůraznit, říkáme ϕ je pravdivá v interpretaci U, a ohodnocení ρ. Rostislav Horčík (ČVUT FEL) Y01MLO Letní semestr 2007/2008 17 / 18

Sémantika predikátové logiky Příklady 1 x(h(x, x)) je nepravdivá v U,, kde U = {a, b, c}, H = {(a, b), (a, c), (b, c)}, a ohodnocení ρ(x) = a. 2 x(h(x, y) H(y, x)) je nepravdivá v U, a ohodnocení ρ(x) = ρ(y) = b. 3 x(h(x, y) H(y, x)) je pravdivá v U, a ohodnocení ρ(x) = ρ(y) = a. 4 x( y((h(x, y) H(y, z)) H(x, z))) je pravdivá v U,. 5 x( y(x = y + y)) je pravdivá ve struktuře reálných čísel, ale není pravdivá ve struktuře celých čísel. Pravdivost sentencí nezávisí na ohodnocení proměnných, ale jen na interpretaci. Rostislav Horčík (ČVUT FEL) Y01MLO Letní semestr 2007/2008 18 / 18