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



Podobné dokumenty
Okruh č.3: Sémantický výklad predikátové logiky

Přednáška 2: Formalizace v jazyce logiky.

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

Predikátová logika. prvního řádu

4.2 Syntaxe predikátové logiky

Sémantika predikátové logiky

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

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

Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

Predikátová logika. Teoretická informatika Tomáš Foltýnek

Výroková a predikátová logika - VI

teorie logických spojek chápaných jako pravdivostní funkce

Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

2.2 Sémantika predikátové logiky

Inteligentní systémy (TIL) Marie Duží

Úvod do logiky (PL): sémantika predikátové logiky

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

Výroková logika. Sémantika výrokové logiky

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

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

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

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

Matematická logika. Miroslav Kolařík

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

Úvod do logiky (PL): analýza vět přirozeného jazyka

Úvod do výrokové a predikátové logiky

Logické programy Deklarativní interpretace

Sémantika výrokové logiky. Alena Gollová Výroková logika 1/23

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

1 Pravdivost formulí v interpretaci a daném ohodnocení

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

Marie Duží

Základní pojmy matematické logiky

Výroková a predikátová logika - II

0. ÚVOD - matematické symboly, značení,

Okruh č.9: sémantické metody dokazování v PL1 model formule Tradiční Aristotelova logika kategorický sylogismus subjekt predikátové výroky

Matematická logika. Miroslav Kolařík

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

Matematická analýza 1

Přednáška 3: rozhodování o platnosti úsudku

Základy matematické logiky

Predikátová logika dokončení

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

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

přednáška 2 Marie Duží

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 - VII

Predikátová logika [Predicate logic]

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

Logika Libor Barto. Výroková logika

Predikátová logika Individua a termy Predikáty

Formální systém výrokové logiky

Rezoluční kalkulus pro logiku prvního řádu

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

Základy logiky a teorie množin

Klasická predikátová logika

Princip rozšíření a operace s fuzzy čísly

Výroková a predikátová logika - VIII

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

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

LOGIKA VÝROKOVÁ LOGIKA

Výroková a predikátová logika - IX

Úvod do informatiky. Miroslav Kolařík

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

Úvod do logiky (PL): ekvivalence a negace výroků logického

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

Výroková logika. Teoretická informatika Tomáš Foltýnek

Výroková a predikátová logika - VIII

Úvod do TI - logika 1. přednáška. Marie Duží

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

Výroková a predikátová logika Výpisky z cvičení Martina Piláta

Hilbertovský axiomatický systém

Predikátová logika: Axiomatizace, sémantické stromy, identita. (FLÚ AV ČR) Logika: CZ.1.07/2.2.00/ / 13

Výroková a predikátová logika - VII

2.5 Rezoluční metoda v predikátové logice

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

Výroková logika syntaxe a sémantika

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

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

KMA/MDS Matematické důkazy a jejich struktura

Kapitola 1. Úvod. 1.1 Značení. 1.2 Výroky - opakování. N... přirozená čísla (1, 2, 3,...). Q... racionální čísla ( p, kde p Z a q N) R...

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

VÝROKOVÁ LOGIKA. Výrok srozumitelná oznamovací věta (výraz, sdělení), která může být buď jen pravdivá nebo jen nepravdivá..

Výroková a predikátová logika - IX

Úvod do logiky (PL): logický čtverec (cvičení)

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

Klauzulární logika. úvod. Šárka Vavrečková. 20. října Ústav informatiky Filozoficko-Přírodovědecká fakulta Slezské univerzity, Opava

1 Základní pojmy. 1.1 Množiny

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

Výroková a predikátová logika - X

Logika. 6. Axiomatický systém výrokové logiky

Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

I. Úvodní pojmy. Obsah

Matematika I. Přednášky: Mgr. Radek Výrut, Zkouška:

Matematika pro informatiky KMA/MATA

výrok-každésdělení,uněhožmásmyslseptát,zdaječinenípravdivé, aproněžprávějednaztěchtodvoumožnostínastává.

Úvod do logiky (PL): analýza vět mimo logický čtverec

Logika a logické programování

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

Marie Duží

Transkript:

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

Jednoduché úsudky, kde VL nestačí Všechny opice mají rády banány Judy je opice Judy má ráda banány Z hlediska VL jsou to jednoduché výroky p, q, r a z p, q nevyplývá r Všichni studenti jsou chytří Karel není chytrý Karel není student Jaké je zde platné úsudkové schéma? 2

Úsudková schémata Schéma připomíná platná schémata VL: p q, p q či p q, q p Ale ve VL nemůžeme (roz)analyzovat tyto jednoduché výroky. Zkusme je přeformulovat: Každé individuum, je-li Opice, pak má rádo Banány Judy je individuum s vlastností být Opice Judy je individuum s vlastností mít rádo Banány x [O(x) B(x)], O(J) B(J), kde x je individuová proměnná, O, B predikátové symboly, J (nulární) funkční symbol. Jde opět o schéma: Za O, B, J můžeme dosadit jiné vlastnosti či jiné individuum, např. po řadě člověk, smrtelný, Karel. O, B, J jsou zde pouze symboly zastupující vlastnosti a individua 3

Formální jazyk PL1 - Logické symboly Abeceda individuové proměnné: x, y, z,... Symboly pro spojky:,,,, Symboly pro kvantifikátory:, Speciální symboly Predikátové: P n, Q n,... n arita = počet argumentů. Funkční: f n, g n, h n,... n arita = počet argumentů. Pomocné symboly: závorky (, ),... 4

Formální jazyk PL1 - Gramatika Termy: 1. každý symbol proměnné x, y,... je term. 2. jsou-li t 1,,t n (n 0) termy a je-li f n-ární funkční symbol, pak výraz f(t 1,,t n ) je term; pro n = 0 se jedná o individuovou konstantu (značíme a, b, c, ). 3. jen výrazy dle 1. a 2. jsou termy 5

Formální jazyk PL1 - Gramatika Atomické formule: je-li P n-ární predikátový symbol a jsou-li t 1,,t n termy, pak výraz P(t 1,,t n ) je atomická formule. Formule: každá atomická formule je formule. je-li výraz A formule, pak A je formule. jsou-li výrazy A a B formule, pak výrazy (A B), (A B), (A B), (A B) jsou formule. je-li x proměnná a A formule, pak výrazy x A a x A jsou formule. 6

Formální jazyk PL1-1. řád Jediné proměnné, které můžeme používat s kvantifikátory, jsou individuové proměnné. Nemůžeme kvantifikovat přes proměnné vlastností či funkcí. Příklad: Leibnizova definice rovnosti. Mají-li dvě individua všechny vlastnosti stejné, pak je to jedno a totéž individuum. P [P(x) P(y)] (x = y) - jazyk 2. řádu, kvantifikujeme přes vlastnosti. 7

Příklad: jazyk aritmetiky Má tyto (speciální) funkční symboly: nulární symbol: 0 (konstanta nula) - konstanta je nulární funkční symbol. unární symbol: s (funkce následník). binární symboly: + a (funkce sčítání a násobení). Příkladem termů jsou (používáme infixní notaci pro + a ): 0, s(x), s(s(x)), (x + y) s(s(0)), atd. Formulemi jsou např. výrazy: (= je zde speciální predikátový symbol) s(0) = (0 x) + s(0), x (y = x z), x [(x = y) y (x = s(y))] 8

Převod z přirozeného jazyka do jazyka PL1 všichni, žádný, nikdo,... někdo, něco, někteří, existuje,... Větu musíme často ekvivalentně přeformulovat Pozor: v češtině dvojí zápor! Žádný student není důchodce: x [S(x) D(x)] Ale, všichni studenti nejsou důchodci čteme jako ne všichni studenti jsou důchodci : x [S(x) D(x)] x [S(x) D(x)] 9

Převod z přirozeného jazyka do jazyka PL1 Pomocné pravidlo: +, + (většinou). x [P(x) Q(x)] x [P(x) Q(x)] Není pravda, že všechna P jsou Q Některá P nejsou Q. x [P(x) Q(x)] x [P(x) Q(x)] Není pravda, že některá P jsou Q Žádné P není Q. (de Morganovy zákony v PL1). 10

Převod z přirozeného jazyka do jazyka PL1 Pouze zaměstnanci používají výtah. x [V(x) Z(x)] Všichni zaměstnanci používají výtah. x [Z(x) V(x)] Marie má ráda pouze vítěze: Tedy pro všechny platí: pokud má Marie někoho ráda, pak je to vítěz: x [R(m, x) V(x)], mít rád je binární vztah, ne vlastnost!!! 11

Převod z přirozeného jazyka do jazyka PL1 Everybody loves somebody sometimes. x y t L(x, y, t) Everybody loves somebody sometimes but Hitler doesn t like anybody. x y t L(x, y, t) z L (h, z) Everybody loves nobody 1 zápor. (nikdo nemá nikoho rád) 3 zápory. x y L (x, y) x y L (x, y) 12

Volné, vázané proměnné x y P(x, y, t) x Q(y, x) vázané, volná volná, vázaná Formule s čistými proměnnými: pouze volné výskyty nebo pouze vázané, ale každý kvantifikátor má své proměnné. Např. x ve druhém konjunktu je jiné než v prvním, tak proč jej nazývat stejně? x y P(x, y, t) z Q(u, z) 13

Substituce termů za proměnné Ax/t vznikne z A korektní substitucí termu t za proměnnou x. Má-li být substituce korektní, musí splňovat následující dvě pravidla: Substituovat lze pouze za volné výskyty proměnné x ve formuli A a při substituci nahrazujeme všechny volné výskyty proměnné x ve formuli A termem t. Žádná individuová proměnná vystupující v termu t se po provedení substituce x/t nesmí stát ve formuli A vázanou (v takovém případě není term t za proměnnou x ve formuli A substituovatelný). 14

Substituce, příklad A(x): P(x) y Q(x, y), term t = f(y) Provedeme-li substituci A(x/f(y)), dostaneme: P(f(y)) y Q(f(y), y). Term f(y) není substituovatelný za x v dané formuli A. Změnili bychom smysl formule. Např. v interpretaci nad přirozenými čísly P být nejmenší; Q menší nebo rovno ( ); f funkce identita (=) mají obě formule rozdílný smysl : Je-li číslo x nejmenší, pak x y pro všechna y. Je-li číslo y nejmenší, pak y y pro všechna y. 15

Sémantika PL1 P(x) y Q(x, y) Je tato formule pravdivá? Nesmyslná otázka, vždyť nevíme, co znamenají symboly P, Q. Jsou to jen symboly, za které můžeme dosadit jakýkoli predikát. P(x) P(x) Je tato formule pravdivá? ANO, je, a to vždy, za všech okolností, tj. v každé interpretaci. 16

Sémantika PL1 x P(x, f(x)) x P(x, f(x)) Musíme se dohodnout, jak budeme tyto formule chápat. O čem mluví, přes co rangují proměnné: zvolíme universum diskursu, jakákoli neprázdná množina U. Co označuje symbol P; je binární, má dva argumenty, tedy musí označovat nějakou binární relaci R U U. Co označuje symbol f ; je unární, má jeden argument, tedy musí označovat nějakou funkci F U U, značíme F: U U. 17

Sémantika PL1 A: x P(x, f(x)) B: x P(x, f(x)) Musíme se dohodnout, jak budeme tyto formule chápat. Nechť U = N (množina přirozených čísel). Nechť P označuje relaci < (tj. množinu dvojic takových, že první člen je ostře menší než druhý: {0,1, 0,2,,1,2, }). Nechť f označuje funkci druhá mocnina x 2, tedy množinu dvojic, kde druhý člen je druhá mocnina prvního: {0,0,1,1,2,4,,5,25, }. Nyní můžeme teprve vyhodnotit pravdivostní hodnotu formulí A, B. 18

Sémantika PL1 A: x P(x, f(x)) B: x P(x, f(x)) Vyhodnocujeme zevnitř : Nejprve vyhodnotíme term f(x). Každý term označuje prvek universa. Který? Záleží na valuaci e proměnné x. Nechť e(x) = 0, pak f(x) = x 2 = 0. e(x) = 0, pak f(x) = x 2 = 0, e(x) = 1, pak f(x) = x 2 = 1, e(x) = 2, pak f(x) = x 2 = 4, atd. Nyní vyhodnocením P(x, f(x)) musíme dostat pravdivostní hodnotu: e(x) = 0, 0 není < 0 Nepravda e(x) = 1, 1 není < 1 Nepravda e(x) = 2, 2 je < 4 Pravda 19

Sémantika PL1 A: x P(x, f(x)) B: x P(x, f(x)) Formule P(x, f(x)) je pro některé valuace e proměnné x v dané interpretaci Pravdivá, pro jiné nepravdivá. Význam x a x: formule musí být pravdivá pro všechny resp. některé valuace x. Formule A: Nepravdivá v naší interpretaci I: I A. Formule B: Pravdivá v naší interpretaci I: = I B. 20

Model formule, interpretace A: x P(x, f(x)) B: x P(x, f(x)) Našli jsme interpretaci I, ve které je formule B pravdivá. Interpretační struktura N, <, x 2 splňuje formuli B pro všechny valuace proměnné x, je to model formule B. Jak upravíme interpretaci I, aby v ní byla pravdivá formule A? Nekonečně mnoho možností, nekonečně mnoho modelů. Např. N, <, x+1, {N/{0,1}, <, x 2, N,, x 2. Všechny modely formule A jsou také modely formule B ( co platí pro všechny, platí také pro některé ). 21

Model formule, interpretace C: x P(x, f(y)) jaké budou modely této formule (s volnou proměnnou y)? Zvolme opět: 1. Universum U = N 2. Symbolu P přiřadíme relaci 3. Symbolu f přiřadíme funkci x 2 Je struktura IS = N,, druhá mocnina modelem formule C? Aby tomu tak bylo, musela by být formule C pravdivá v IS pro všechna ohodnocení proměnné y. Tedy formule P(x, f(y)) by musela být pravdivá pro všechna ohodnocení x a y. Ale to není, např. Pro e(x) = 5, e(y) = 2, 5 není 2 2 22

Model formule, interpretace C: x P(x, f(y)) jaké budou modely této formule (s volnou proměnnou y)? Struktura N,, x 2 není modelem formule C. Modelem (triviálním) je např. N, N N, x 2. Celý Kartézský součin N N, tj. množina všech dvojic přirozených čísel, je také relace nad N. Nebo je modelem struktura N,, F, kde F je funkce, zobrazení N N takové, že přiřazuje všem přirozeným číslům číslo 0. 23