Predikátová logika. prvního řádu



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

Sémantika predikátové logiky

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

Skolemizace. x(x + f(x) = 0). Interpretace f unární funkce, která pro daný

Okruh č.3: Sémantický výklad predikátové logiky

teorie logických spojek chápaných jako pravdivostní funkce

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

Výroková a predikátová logika - VI

Predikátová logika. Teoretická informatika Tomáš Foltýnek

Výroková a predikátová logika - X

Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

1 Pravdivost formulí v interpretaci a daném ohodnocení

Výroková logika. Sémantika výrokové logiky

Výroková a predikátová logika - IX

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

Predikátová logika [Predicate logic]

Výroková a predikátová logika - II

Výroková a predikátová logika - IX

Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

2.2 Sémantika predikátové logiky

Rezoluční kalkulus pro logiku prvního řádu

Logika Libor Barto. Výroková logika

Výroková logika. Teoretická informatika Tomáš Foltýnek

Základní pojmy matematické logiky

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

Úvod do výrokové a predikátové logiky

Výroková a predikátová logika - VII

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

IA008 Computational logic Version: 6. května Formule je v konjunktivní normální formě (CNF), pokud má tvar α 1... α n,

2.5 Rezoluční metoda v predikátové logice

Přednáška 2: Formalizace v jazyce logiky.

Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

Formální systém výrokové logiky

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

Základy logiky a teorie množin

Pro každé formule α, β, γ, δ platí: Pro každé formule α, β, γ platí: Poznámka: Platí právě tehdy, když je tautologie.

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

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

Výroková a predikátová logika - II

Logické programy Deklarativní interpretace

Matematická logika. Miroslav Kolařík

Výroková a predikátová logika - II

1 Výroková logika 1. 2 Predikátová logika 3. 3 Důkazy matematických vět 4. 4 Doporučená literatura 7

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

Predikátová logika dokončení

Výroková logika - opakování

Úvod do logiky (PL): sémantika predikátové logiky

Sémantika výrokové logiky. Alena Gollová Výroková logika 1/23

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

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

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

Výroková a predikátová logika - VII

Booleovská algebra. Booleovské binární a unární funkce. Základní zákony.

LOGIKA VÝROKOVÁ LOGIKA

Klasická predikátová logika

Logika. 8. Automatické dokazování v predikátové logice (obecná rezoluční metoda)

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

Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

Úvod do logiky (presentace 2) Naivní teorie množin, relace a funkce

Základy matematické logiky

Základy logiky Logika a logické systémy. Umělá inteligence a rozpoznávání, LS

Výroková a predikátová logika Výpisky z cvičení Martina Piláta

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

V této výukové jednotce se student seznámí se základními pojmy z teorie predikátového počtu.

Výroková a predikátová logika - VIII

6. Logika a logické systémy. Základy logiky. Lucie Koloušková, Václav Matoušek / KIV. Umělá inteligence a rozpoznávání, LS

Přijímací zkouška - matematika

Matematická analýza 1

Normální formy. (provizorní text)

Disjunktivní a konjunktivní lní tvar formule. 2.přednáška

Úvod do informatiky. Miroslav Kolařík

1 REZOLUČNÍ FORMÁLNÍ DŮKAZY

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

Úvod do TI - logika Výroková logika - pokračování (3.přednáška) Marie Duží

Převyprávění Gödelova důkazu nutné existence Boha

Výroková a predikátová logika - VIII

0. ÚVOD - matematické symboly, značení,

Přednáška 3: rozhodování o platnosti úsudku

Predikátová logika Individua a termy Predikáty

Výroková a predikátová logika - V

Hilbertovský axiomatický systém

I) Příklady (převeďte následující věty do formulí PL1 a ověřte jejich ekvivalenci pomocí de Morganových zákonů):

Logika. 5. Rezoluční princip. RNDr. Luděk Cienciala, Ph. D.

UDL 2004/2005 Cvičení č.6 řešení Strana 1/5

přednáška 2 Marie Duží

Jak jsem potkal logiku. Převod formule do (úplného) disjunktivního tvaru. Jan Hora

Rezoluce v predikátové logice

Státnicové otázky. Teoretické základy informatiky a matematika.

Marie Duží

Výroková a predikátová logika - XII

LITERATURA. Čechák V.: Základy logiky a metodologie. Praha Eupress 2007

Úvod do logiky (PL): negace a ekvivalence vět mimo logický

Matematická logika. Miroslav Kolařík

Rezoluce v predikátové logice

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

λογος - LOGOS slovo, smysluplná řeč )

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

Predikátová logika. Kapitola Formule predikátové logiky

Transkript:

Predikátová logika prvního řádu

2 Predikát Predikát je n-ární relace - vyjadřuje vlastnosti objektů a vztahy mezi objekty - z jednoduchého výroku vznikne vypuštěním alespoň jednoho jména objektu (individua) - značíme velkými písmeny, např. predikáty P, Q, R, P 1, P 2 unární predikáty vyjadřují vlastnosti binární, ternární,, n-ární vyjadřují vztahy mezi dvojicemi, trojicemi,, n-ticemi objektů. nulární predikáty představují původní výroky (tzn. bez vypuštěných jmen objektů) ve výrokové logice v predikátové logice se označují jako sentence

3 Konstanty, proměnné, funkce Konstanty - reprezentují jména objektů - jedná se o prvky předem specifikované množiny hodnot domény Proměnné - zastupují jména objektů - mohou nabývat libovolných hodnot z dané domény n-ární predikáty lze chápat jako množiny takových n-tic konstant, pro které je predikát splněn Funkce - reprezentují složená jména objektů - konstanty jsou nulární funkce - příklad: Nechť funkce f(x,y) reprezentuje sčítání. Pak f(1,2) (stejně jako f(2,1), f(0,3) ) jsou možná složená jména pro konstantu 3.

4 Termy Termy - výrazy složené pouze z funkčních symbolů, konstant a proměnných - příklad termu: f(x, g(y, h(x, y), 1), z) - termy mohou nabývat hodnot v rámci dané domény (resp. její podmnožiny označované jako obor hodnot funkce) 1. každá proměnná a každá konstanta je term 2. je-li f n-ární funkční symbol a t 1,, t n jsou termy, pak f(t 1,, t n ) je term 3. nic jiného není term Termy bez proměnných označujeme jako uzavřené termy

5 Kvantifikátory Složené predikáty lze kromě běžných pravdivostních spojek vytvářet pomocí kvantifikátorů. univerzální (obecný) kvantifikátor : xp(x) pro každý prvek x domény platí P(x) existenční kvantifikátor : xp(x) pro některé prvky x domény platí P(x) (resp. existuje alespoň jeden prvek x domény, pro který platí P(x)) Univerzální kvantifikátor je zobecněním konjunkce a existenční je zobecněním disjunkce pro nekonečné domény

6 Formalizace jazyka predikátové logiky Jazyk predikátové logiky: abeceda + pravidla pro správné tvoření termů a formulí Abeceda: proměnné (nespecifikovaná jména objektů): x, y, z, x 1, x 2, konstanty (vlastní jména objektů): a, b, c, a 1, a 2,... symboly pro spojky:,,,, symboly pro kvantifikátory:, n-ární funkční symboly (složená jména objektů): f, g, h, f 1, f 2, n-ární predikátové symboly: P, Q, R, P 1, P 2, pomocné symboly: (, )

7 Formule Atomická formule 1. Je-li P n-ární predikátový symbol a t 1,, t n jsou termy, pak P(t 1,, t n ) je atomická formule 2. Jsou-li t 1 a t 2 termy, pak t 1 = t 2 je atomická formule 3. Nic jiného není atomická formule Formule 1. Každá atomická formule je formule 2. Je-li A formule, pak A je formule 3. Jsou-li A, B formule, pak (A B), (A B), (A B), (A B) jsou formule 4. Je-li x proměnná a A formule, pak ( xa) a ( xa) jsou formule 5. Nic jiného není formule

8 Vázaný a volný výskyt proměnných Podformule formule A je libovolná spojitá podčást A, která je sama formulí. Výskyt proměnné x ve formuli A je vázaný, pokud existuje podformule B formule A, která obsahuje tento výskyt x a začíná x, resp. x. Výskyt proměnné je volný, není-li vázaný. Proměnná x se volně vyskytuje v A, má-li tam alespoň jeden volný výskyt Sentence (uzavřená formule) predikátové logiky je formule bez volných výskytů proměnných (všechny výskyty všech proměnných jsou vázané) Otevřená formule je formule bez kvantifikátorů

9 Substituce proměnných Proměnné, za které lze dosadit (udělit jim hodnotu, provést substituci), jsou pouze volné proměnné Term t je substituovatelný za proměnnou x ve formuli A, pokud pro každou proměnnou y obsaženou v t neobsahuje žádná podformule A tvaru yb, yb volný výskyt proměnné x Je-li t substituovatelný za x v A, označíme A(x/t) výraz, který vznikne z A nahrazením každého volného výskytu x termem t Příklad: Ve formuli A = xp(x,y) lze provést například tyto substituce: A(y/z) = xp(x,z); A(y/2) = xp(x,2); A(y/f(z,z)) = xp(x,f(z,z)); Není však možné substituovat např. takto: A(y/f(x,x)) = xp(x,f(x,x)), protože by došlo k nežádoucí vazbě

10 Interpretace jazyka Interpretace (realizace) jazyka predikátové logiky je struktura I složená z - libovolné neprázdné množiny D (domény, oboru interpretace) - zobrazení I(f): D n D pro každý n-ární funkční symbol f, n 0 - n-ární relace I(P) D n pro každý n-ární predikátový symbol P, n 1 Příklad: Mějme jazyk s binárním predikátovým symbolem P(x, y), binárním funkčním symbolem f(x, y) a symboly pro konstanty a, a 1, a 2,, b 1, b 2,, který chceme interpretovat jako celí čísla s > a +. - D je množina celých čísel, - I(a) = 0, I(a 1 ) = 1, I(a 2 ) = 2,, I(b 1 ) = -1, I(b 2 ) = -2, - I(f) = + (např. I(f)(4,-2) = 2) - I(P) = > (např. (2,-1) I(P))

11 Interpretace proměnných a termů Interpretace volných proměnných spočívá v jejich ohodnocení, což je libovolné zobrazení V (valuace) z množiny všech proměnných do D Ohodnocení, které přiřazuje proměnné x prvek d D a na ostatních proměnných splývá s valuací V, označíme V [x/d] Hodnotou termu t v interpretaci I a valuaci V je - V(t), je-li term t proměnná - Hodnota funkce I(f) pro argumenty t 1,, t n, je-li t = f(t 1,, t n )

12 Pravdivost formulí a jejich klasifikace Formuli A nazveme pravdivou v interpretaci I, je-li splňována I pro libovolnou valuaci, píšeme I A Pravdivost formule záleží pouze na valuaci volných proměnných, které se v ní vyskytují Pravdivost sentence (uzavřené formule) nezávisí na valuaci vůbec Formule A predikátové logiky se nazývá tautologie, je-li pravdivá pro každou interpretaci (tj. pro každou I platí I A), značíme A splnitelná, pokud existuje alespoň jedna interpretace a valuace, které ji splňují kontradikce, je-li A tautologie (tj. A)

13 Tautologie predikátové logiky Získané z tautologií výrokové logiky: Nahradíme-li v tautologii výrokové logiky korektně všechny výrokové symboly formulemi predikátové logiky, získáme tautologii predikátové logiky Příklad: V tautologii výrokové logiky p p nahraďme p formulí xp(x), získáme tak tautologii predikátové logiky xp(x) xp(x)

14 Prenexová normální forma (pnf) Cílem je převést libovolnou (uzavřenou) formuli do tvaru, v němž jsou všechny kvantifikátory na začátku a následuje otevřené (tzn. bez kvantifikátorů) jádro v nkf (ndf) Qx 1 Qx n ((A 1 1 A 1l1 ) (A 21 A 2l2 ) (A m 1 A mlm )) Příklad: x y z w ((P(x, y) Q(z)) (R(x,w) R(y,w))) Věta: Pro každou formuli existuje ekvivalentní formule v konjunktivní (disjunktivní) prenexové normální formě

15 Pnf: algoritmus převodu 1. Eliminovat zbytečné kvantifikátory 2. Přejmenovat korektně proměnné tak, aby u každého kvantifikátoru byla jiná proměnná 3. Eliminovat všechny spojky různé od, a 4. Přesunout negaci dovnitř, je-li potřeba: xa nahradit x A (A B) nahradit A B apod. 5. Přesunout kvantifikátory doleva ( {, }, Q {, }): A QxB nahradit Qx(A B) QxA B nahradit Qx(A B) 6. Použít distributivní zákony k převodu jádra do nkf (ndf): A (B C) nahradit (A B) (A C) (A B) C nahradit (A C) (B C)

16 Skolemizace Převod formulí na formule bez existenčních kvantifikátorů v jazyce, který je rozšířen o tzv. Skolemovy funkce Idea převodu: formuli x 1 x n y P(x 1,, x n, y) převedeme na x 1 x n P(x 1,, x n, f(x 1,, x n )) Příklad: Mějme celá čísla s +. Formuli x y(x + y = 0) převedeme na x(x + f(x) = 0). Interpretace f unární funkce, která pro daný argument vrátí opačné číslo. Skolemova normální forma je prenexová normální forma pouze s univerzálními kvantifikátory

17 Algoritmus převodu do Skolemovy nf 1. Převést formuli do (konjunktivní) prenexové normální formy 2. Provést Skolemizaci: odstranit všechny existenční kvantifikátory a nahradit jimi vázané proměnné pomocnými Skolemovými funkcemi Příklad 1: Převeďte do Skolemovy nf formuli x y (P(x, y)) zr(y)) xq(x) 1. x 1 y x 2 ((P(x 1, y) Q(x 2 )) ( R(y) Q(x 2 ))) 2. x 1 x 2 ((P(x 1, f (x 1 )) Q(x 2 )) ( R( f (x 1 )) Q(x 2 ))) Příklad 2: Převeďte do Skolemovy nf následující formuli v pnf x y z w (P(x, y) Q(z,w)) x z (P(x, f 1 (x)) Q(z, f 2 (x,z)))