2.2 Sémantika predikátové logiky

Podobné dokumenty
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

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

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

Predikátová logika dokončení

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

1 Pravdivost formulí v interpretaci a daném ohodnocení

Okruh č.3: Sémantický výklad predikátové logiky

Predikátová logika. Teoretická informatika Tomáš Foltýnek

Sémantika výrokové logiky. Alena Gollová Výroková logika 1/23

2.5 Rezoluční metoda v predikátové logice

Výroková logika - opakování

Sémantika predikátové logiky

Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

Matematická logika. Miroslav Kolařík

Výroková a predikátová logika - II

Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

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

Základní pojmy matematické logiky

Výroková a predikátová logika - VII

Predikátová logika. prvního řádu

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

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

Formální systém výrokové logiky

Výroková logika. Sémantika výrokové logiky

Výroková a predikátová logika - VII

Výroková a predikátová logika - X

Základy logiky a teorie množin

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

Výroková logika syntaxe a sémantika

teorie logických spojek chápaných jako pravdivostní funkce

Přednáška 2: Formalizace v jazyce logiky.

Úvod do informatiky. Miroslav Kolařík

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

Výroková a predikátová logika - IX

Výroková a predikátová logika - IX

Predikátová logika [Predicate logic]

Výroková a predikátová logika - VI

Logické programy Deklarativní interpretace

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

Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

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

Kapitola Výroky

Výroková a predikátová logika - II

Výroková logika. Teoretická informatika Tomáš Foltýnek

Výroková a predikátová logika - II

Výroková a predikátová logika - III

Výroková a predikátová logika - IX

Úvod do výrokové a predikátové logiky

Rezoluční kalkulus pro logiku prvního řádu

Výroková a predikátová logika - III

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

Matematická logika. Miroslav Kolařík

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

Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

přednáška 2 Marie Duží

Obsah Předmluva Rekapitulace základních pojmů logiky a výrokové logiky Uvedení do predikátové logiky...17

Základy matematické logiky

Logika Libor Barto. Výroková logika

Výroková a predikátová logika - VIII

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

Výroková a predikátová logika - IV

Výroková a predikátová logika - XIII

Klasická výroková logika - tabulková metoda

Výroková a predikátová logika - VIII

LOGIKA VÝROKOVÁ LOGIKA

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

3.10 Rezoluční metoda ve výrokové logice

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

Výroková a predikátová logika - V

Výroková a predikátová logika - XII

Modely Herbrandovské interpretace

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

Konstrukce relace. Postupně konstruujeme na množině všech stavů Q relace i,

Množiny, relace, zobrazení

prof. RNDr. Čestmír Burdík DrCs. prof. Ing. Edita Pelantová CSc. BI-ZMA ZS 2009/2010

7 Jemný úvod do Logiky

Úvod do logiky (PL): sémantika predikátové logiky

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

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

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

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

Matematická analýza 1

Zadání a řešení testu z matematiky a zpráva o výsledcích přijímacího řízení do magisterského navazujícího studia od podzimu 2014

Výroková a predikátová logika - XI

Matematická indukce, sumy a produkty, matematická logika

Úvod do TI - logika Výroková logika (2.přednáška) Marie Duží

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

Matematická logika. Lekce 1: Motivace a seznámení s klasickou výrokovou logikou. Petr Cintula. Ústav informatiky Akademie věd České republiky

Výroková a predikátová logika - X

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

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

Matematická logika. Miroslav Kolařík

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

NAIVNÍ TEORIE MNOŽIN, okruh č. 5

Co je to univerzální algebra?

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

0. ÚVOD - matematické symboly, značení,

Řešení: Ano. Řešení: Ne.

Transkript:

14 [101105-1155] 2.2 Sémantika predikátové logiky Nyní se budeme zabývat sémantikou formulí, tj. jejich významem a pravdivostí. 2.2.1 Interpretace jazyka predikátové logiky. Interpretace predikátové logiky s predikátovými symboly Pred, konstantními symboly Kons a funkčními symboly Func je dvojice U,[[ ]], kde U je neprázdná množina nazývaná universum; [[ ]] je přiřazení, které 1. každému predikátovému symbolu P Pred arity n přiřazuje podmnožinu[[p]]množiny U n,tj. n-árnírelacinamnožině U. 2. každému konstantnímu symbolu a Kons přiřazuje prvek z U, značímejej[[a]], 3. každému funkčnímu symbolu f Func arity n přiřazuje zobrazení množiny U n do U,značímeje[[f]], Množina Useněkdynazývádomainaoznačuje D. 2.2.2 Kontext proměnných. Je dána interpretace U,[[ ]]. Kontext proměnnýchjezobrazení ρ,kterékaždéproměnné x Varpřiřadíprvek ρ(x) U. Je-li ρkontextproměnných, x Varad U,pak ρ[x:= d] označuje kontext proměnných, který má stejné hodnoty jako ρ, a liší se pouze vproměnné x,kdemáhodnotu d.kontextuproměnných ρ[x:= d]téžříkáme update kontextu ρ o hodnotu d v x. 2.2.3 Interpretace termů při daném kontextu proměnných. Je dána interpretace U,[[ ]] a kontext proměnných ρ. Pak termy interpretujeme následujícím způsobem. 1. Je-litermkonstatnísymbol a Kons,pakjehohodnotajeprvek[[a]] ρ = =[[a]].je-litermproměnná x,pakjehohodnotaje[[x]] ρ = ρ(x). 2. Je-li f(t 1,...,t n )term.pakjehohodnotaje [[f(d 1,...,d n )]] ρ =[[f]]([[t 1 ]] ρ,...,[[t n ]] ρ ). [Jinýmislovy,hodnotatermu f(t 1,...,t n )jefunkčníhodnotafunkce[[f]] provedenéna n-ticiprvků[[t 1 ]] ρ,...,[[t n ]] ρ z U.] Poznamenejme, že neobsahuje-li term t proměnnou, pak jeho hodnota nezáleží na kontextu proměnných ρ, ale pouze na interpretaci. Tuto formální definici si můžete přiblížit ještě takto. Vezmeme term t a utvoříme jeho derivační strom. Listy stromu ohodnotíme tak, jak nám říká interpretace(pro konstantní symboly) a kontext proměnných(pro proměnné). Pak jdeme v derivačním stromu směrem ke kořeni. Vrchol, který odpovídá n- árnímufunkčnímusymbolu f amánásledníkyohodnocenyprvky d 1, d 2,..., d n (v tomto pořadí zleva doprava), ohodnotíme prvkem [[f]](d 1,...,d n ), tj.

2.2. Sémantika predikátové logiky [101105-1155] 15 obrazem n-tice(d 1,...,d n )vzobrazení[[f]].prvek,kterýmjeohodnocenkořen, je hodnota celého termu v dané interpretaci a daném kontextu. Uvědomte si, že se jedná o přesně stejný postup jako např. při vyhodnocování algebraických výrazů. 2.2.4 Pravdivostní hodnota formule v dané interpretaci a daném kontextu. Nejprve definujeme pravdivost formulí v dané interpretaci U,[[ ]] při daném kontextu proměnných ρ: 1. Nechť ϕjeatomickáformule.tj. ϕ=p(t 1,...,t n ),kde Pjepredikátový symbolarity nat 1,...,t n jsoutermy.pak ϕjepravdivávinterpretaci U,[[ ]] akontextu ρprávětehdy,když ([[t 1 ]] ρ,...,[[t n ]] ρ ) [[P]]. Jinými slovy: ϕ je v naší interpretaci pravdivá právě tehdy, když n-tice hodnottermů([[t 1 ]] ρ,...,[[t n ]] ρ )mávlastnost[[p]]. 2. Jsou-li ϕ a ψ formule, jejichž pravdivost v interpretaci U,[[ ]] a kontextu ρ již známe, pak ϕ je pravdivá právě tehdy, když ϕ není pravdivá. ϕ ψjepravdiváprávětehdy,když ϕiψjsoupravdivé. ϕ ψjenepravdiváprávětehdy,když ϕiψjsounepravdivé. ϕ ψ je nepravdivá právě tehdy, když ϕ je pravdivá a ψ je nepravdivá. ϕ ψjepravdiváprávětehdy,kdyžbuďoběformule ϕaψjsou pravdivé, nebo obě formule ϕ a ψ jsou nepravdivé. 3. Je-li ϕ formule a x proměnná, pak xϕ(x) je pravdivá právě tehdy, když fromule ϕ je pravdivá v každém kontextu ρ[x:= d],kde djeprvek U. x ϕ(x)jepravdiváprávětehdy,kdyžfromule ϕjepravdivávaspoň jednomkontextu ρ[x:= d],kde djeprvek U.. 2.2.5 Pravdivostní hodnota sentence. Sentence ϕ je pravdivá v interpretaci U,[[ ]] právě tehdy, když je pravdivá v každém kontextu proměnných ρ. Poznamenejme, že pro sentence v předchozí definici jsme mohli požadovat pravdivost v alespoň jednom kontextu. 2.2.6 Model sentence. Interpretace U,[[ ]], ve které je sentence ϕ pravdivá, se nazývá model sentence ϕ. 2.2.7 Tautologie, kontradikce, splnitelná sentence. Sentence ϕ se nazývá tautologie, jestliže je pravdivá v každé interpretaci. Sentence se nazývá kontradikce, jestliže je nepravdivá v každé interpretaci. Nazývá se splnitelná, jestliže je pravdivá v aspoň jedné interpretaci. Také jsme mohli formulovat předchozí definice pomocí pojmu model. Tautologie je sentence, pro kterou je každá interpretace jejím modelem; sentence je splnitelná, má-li model; sentence je kontradikce, nemá-li model.

16 [101105-1155] 2.2.8 Následující sentence jsou tautologie.(p je unární predikátový symbol, Q je binární predikátový symbol a a je konstantní symbol.) 1. ( x P(x)) P(a); 2. P(a) ( x P(x)); 3. ( x P(x)) ( x P(x)); 4. ( x P(x)) ( x P(x)); 5. ( x y Q(x,y)) ( y x Q(x,y)); 6. ( x y Q(x,y)) ( y x Q(x,y)). 2.2.9 Následující sentence jsou splnitelné formule: 1. x y Q(x,y), 2. x y(x+y= y+ x), kde Qa=jsoubinárnípredikátové symboly, +jebinární funkčnísymbol. (Opětupozorňujeme,žemístozápisu=(t 1,t 2 )a+(x,y)používámečitelnější zápis t 1 = t 2 a x+y.) 2.2.10 Zvláštní příklady kontradikcí neuvádíme. Kontradikce jsou přesně ty formule, jejichž negace je tautologie. Tak např. formule( x P(x) ( x P(x)) jekontradikce.jedobrésiuvědomit,žejdeo dosazení formule x P(x)do výrokové kontradikce p p. 2.2.11 Splnitelné množiny sentencí. Množina sentencí M je splnitelná právě tehdy, když existuje interpretace U,[[ ]], v níž jsou všechny sentence z M pravdivé. Takové interpretaci pak říkáme model množiny sentencí M. Množina sentencí M je nesplnitelná, jestliže ke každé interpretaci U,[[ ]] existujeformulezm,kterájev U,[[ ]] nepravdivá. Z poslední definice vyplývá, že prázdná množina sentencí je splnitelná. (Porovnejte s výrokovou logikou.) ema pema 2.3 Tautologická ekvivalence 2.3.1 Tautologická ekvivalence sentencí. Řekneme, že dvě sentence ϕ a ψ jsou tautologicky ekvivalentní právě tehdy, když mají stejné modely, tj. jsou pravdivé ve stejných interpretacích. Jinými slovy, mají stejnou pravdivostní hodnotu ve všech interpretacích. Někdy se říká, že sentence jsou sémanticky ekvivalentní místo, že jsou tautologicky ekvivalentní. 2.3.2 Poznámka. Dá se jednoduše dokázat, že tautologická ekvivalence je relace ekvivalence na množině všech sentencí daného jazyka L a že má podobné vlastnosti jako tautologická ekvivalence formulí výrokové logiky.

2.4. Sémantický důsledek [101105-1155] 17 2.3.3 Tvrzení. Nechť ϕ a ψ jsou sentence. Pak platí: ϕ = ψ právě tehdy, když ϕ ψ je tautologie. 2.3.4 Poznámka. Z odstavce 2.2.8 dostáváme následující tautologické ekvivalence 1. ( x P(x)) = ( x P(x)), 2. ( x P(x)) = ( x P(x)), 3. x y Q(x,y) = y x Q(x,y), 4. x y Q(x,y) = y x Q(x,y). 2.3.5 Tvrzení. Platí následující tautologické ekvivalence(p a Q jsou unární predikátové symboly). 1. ( x P(x)) ( x Q(x)) = x(p(x) Q(x)); 2. ( x P(x)) ( x Q(x)) = x(p(x) Q(x)); 3. ( x P(x)) ( y Q(y)) = x y(p(x) Q(y)); 4. ( x P(x)) ( y Q(y)) = x y(p(x) Q(y)). 2.4 Sémantický důsledek Obdobně jako ve výrokové logice definujeme i v predikátové logice pojem sémantický důsledek(též konsekvent, tautologický důsledek); tentokrát však jen pro množiny sentencí. 2.4.1 Sémantický důsledek. Řekneme, že sentence ϕ je sémantickým důsledkem, též konsekventem množiny sentencí S právě tehdy, když každý model množiny S je také modelem sentence ϕ. Tento fakt značíme S = ϕ. Můžeme též říci, že sentence ϕ není konsekventem množiny sentencí S, jestliže existuje model množiny S, který není modelem sentence ϕ. To znamená, že existuje interpretace U,[[ ]], v níž je pravdivá každá sentence z množiny S anenípravdiváformule ϕ.jednásetedyoobdobnýpojemjakovevýrokové logice, pouze místo o pravdivostním ohodnocení mluvíme o interpretaci. 2.4.2 Konvence. Jestliže množina sentencí S je jednoprvková, tj. S = {ψ}, pakpíšeme ψ = ϕmísto {ψ} = ϕ.je-limnožina Sprázdná,píšeme = ϕmísto = ϕ.

18 [101105-1155] 2.4.3 Obdobně jako pro výrokovou logiku, dostáváme řadu jednoduchých prozorování. Pro množiny sentencí M, N a sentenci ϕ platí: 1. Je-li ϕ M,je M = ϕ. 2. Je-li N Ma N = ϕ,jeim = ϕ. 3. Je-li ϕtautologie,pak M = ϕprokaždoumnožinusentencí M. 4. Je-li = ϕ,pak ϕjetautologie. 5. Je-li Mnesplnitelnámnožina,pak M = ϕprokaždousentenci ϕ. 2.4.4 Tvrzení. Nechť ϕ a ψ jsou sentence. Pak platí: ϕ = ψ právětehdy,když ϕ = ψa ψ = ϕ. 2.4.5 Tvrzení. Nechť ϕ a ψ jsou sentence. Pak platí: ϕ = ψ právětehdy,když ϕ ψjetautologie. 2.4.6 Věta. Pro každou množinu sentencí S a každou sentenci ϕ platí: S = ϕ právě tehdy, když S { ϕ} je nesplnitelná množina.