一阶逻辑基本概念
第二章一阶逻辑

练习2 在一阶逻辑中将下列命题符号化。 ⑴ 兔子比乌龟跑得快。 ⑵ 每个人都有自己喜欢的职业。 ⑶ 不存在同样高的两个人。 ⑷ 存在最小的自然数。 解 ⑴兔子比乌龟跑得快。 令F(x):x是兔子, G(x):x是乌龟, H(x,y):x比y跑得快。 本命题符号化为 x(F(x)→ y(G(y)→H(x,y))), 或 x y(F(x)∧G(y)→H(x,y))。
⑷ 存在着偶素数。
⑸ 在北京工作的人未必都是北京人。
解 ⑴有的有理数是整数。
令Q(x):x是有理数。 P(x):x是整数。 本命题符号化为 x (Q(x)∧P(x))。
⑵每个计算机系的学生都学离散数学。
令P(x):x是计算机系的学生。
R(x):x学离散数学。
本命题符号化为x (P(x)→R(x))。
⑶ 每个人都会犯错误。
令 R(x):x是人。 P(x):x会犯错误。 本命题符号化为 x (R(x)→P(x))。
⑷ 存在着偶素数。
令E(x):x是偶数。
P(x):x是素数。
本命题符号化为 x(E(x)∧P(x))。
⑸在北京工作的人未必都是北京人。
令W(x):x在北京工作。
B(x):x是北京人。
母a, b, c, d 等表示常元。
个体变项(也称个体变元,简称变元):泛指
个体域中个体的符号。一般用小写英文字母x, y,
z 等表示变元。
例
2是有理数。 这是一个简单命题。 “2”是个体词 “…是有理数”是谓词,它表示个体的性 质。 个体词:是表示个体的符号。 谓词:用来刻画个体的性质或个体之间的关 系。一般用大写英文字母表示谓词。 例 张三比李四高。 有两个个体词:张三,李四 “…比…高”是谓词,表示两个体之间的关 系。
4一阶逻辑公式及解释

4一阶逻辑公式及解释一阶逻辑(First-Order Logic, FOL)是数理逻辑中的一个重要分支,它被广泛应用于数学、计算机科学和人工智能等领域。
在一阶逻辑中,逻辑公式是推理的基础,能够对命题进行符号化的描述和推理。
本文将介绍一阶逻辑的基本概念和常见的一阶逻辑公式,并对其进行解释。
一、一阶逻辑基本概念1. 常量:在一阶逻辑中,常量是指代具体对象的符号,如a、b、c 等。
常量一般用小写字母表示。
2. 变量:变量是用来占位的符号,可以代表任意对象。
在一阶逻辑中,变量一般用大写字母表示,如X、Y、Z等。
3. 函数:函数是一种从一个或多个参数到一个值的映射关系。
在一阶逻辑中,常用的函数包括算术函数、关系函数等。
函数一般用小写字母或希腊字母表示,如f(x)、g(x)等。
4. 谓词:谓词是描述对象性质的符号,可以表示真假的陈述。
在一阶逻辑中,常用的谓词包括等于、大于、小于等。
谓词一般用小写字母或希腊字母表示,如P(x)、Q(x)等。
二、一阶逻辑公式在一阶逻辑中,公式是用符号表示的逻辑陈述,包括原子公式和复合公式两类。
1. 原子公式原子公式是一阶逻辑中最基本的公式,它不再含有其他公式作为子公式。
原子公式由一个谓词和一个或多个常量、变量组成,形式为P(t1,t2,...,tn),其中P为谓词,t1,t2,...,tn为常量、变量。
举例:P(a,b)表示P是一个二元谓词,a和b是其两个参数。
2. 复合公式复合公式由一个或多个公式通过逻辑连接词(如否定、合取、析取、蕴含等)组合而成。
- 否定(¬):如果φ是一个一阶逻辑公式,则¬φ也是一个一阶逻辑公式。
- 合取(∧):如果φ和ψ是两个一阶逻辑公式,则(φ∧ψ)也是一个一阶逻辑公式。
- 析取(∨):如果φ和ψ是两个一阶逻辑公式,则(φ∨ψ)也是一个一阶逻辑公式。
- 蕴含(→):如果φ和ψ是两个一阶逻辑公式,则(φ→ψ)也是一个一阶逻辑公式。
举例:如果P(x)表示“x是人”,Q(x)表示“x是聪明的”,那么复合公式可以表示为:(P(x)∧Q(x)),表示“x是人且x是聪明的”。
《离散数学》-一阶逻辑-基本概念

《离散数学》-⼀阶逻辑-基本概念⼀阶逻辑这个⼀块属于离散数学的内容,它的功能就是将⾃然事物给符号化以为体系的确⽴奠定语⾔基础。
回想⽆论学汉语还是英语的语法,我们都是从句⼦的主⼲学起,那么数学作为⼀门语⾔,它的句⼦当然也有所谓的主⼲。
个体词:个体次是所研究对象可以独⽴存在的具体的或者抽象的客体。
具体⽽特定的客体个体成为个体常项,⼀般⽤⼩写字母a、b、c表⽰。
⽽将抽象或泛指的个体词成为个体变项,⼀般⽤英⽂字母x、y、z表⽰,并称个体变项的取值范围为个体域。
举例说明:(1)“5是素数”,5、素数都是个体词语,5是个体常项⽽素数是个体变项.(2)“x>y”,x、y都是个体变项.谓词:这⾥似乎类似于⾃然语⾔中谓语动词,往往是形容“⼀个动作”,但是在这⾥,谓词是形容“⼀种关系”,当然和个体词类似,根据这种描绘个体之间的关系的确定与否(具体或者抽象泛指),我们也可以把谓词分为常项和变项。
举例说明:(1) X是有理数。
“是有理数”是常项谓词。
(2) X与y有具体关系L。
这⾥及其迷惑⼈的是语句“有具体关系L”,但是本质上关系L还是抽象的不确定的,因此这⾥“有具体关系L”是变项谓词。
下⾯要做的就是将这种描述关系的语句进⾏符号化,这⾥其实有点类似于函数的概念,因为谓词描述的是个体之间的关系,因此它必须依赖于个体。
我们⽤F、G、H来进⾏符号化的表⽰。
F(a)、F(x)分别表⽰个体常项a、个体变项x满⾜的性质F(a)和F(x).更⼀般的情况,P(x1,x2,x3…xn)表⽰个体x1,x2,…xn具有关系P。
对于不含个体变项的谓词,我们成为0元谓词。
Ex1:将下列命题在⼀阶逻辑中⽤0元谓词符号化,并讨论他们的真值(1) 只有2是素数,4才是素数。
G(2)表⽰2是素数,G(4)表⽰4是素数,则我们将这个命题符号化的结果: G(2) —> G(4),由于命题的条件为假,因此该命题为真。
(2) 如果5⼤于4,则4⼤于6G(5,4)表⽰“5⼤于4”,命题符号化之后的结果: G(5,4) —> G(4,6),条件为真结论为假,因此命题为假。
一阶逻辑基本概念

n(n1)元谓词:P(x1,x2,…,xn)表示含n个命 题变项的n元谓词。
n=1时,一元谓词 — 表示x1具有性质P。 n≥2时,多元谓词 — 表示x1,x2,…,xn具有 关系P 0元谓词:不含个体变项的谓词。如F(a)、 G(a,b)、P(a1,a2,…,an)。
例4.1 将下列命题在一阶逻辑中用0元谓 词符号化,并讨论真值。 (1)只有2是素数,4才是素数。 (2)如果5大于4,则4大于6. 解: (1)设一元谓词F(x):x是素数,a:2,b:4。
说明:个体词一般是充当主语的名词或代 词
举例 命题:电子计算机是科学技术的工具。 个体词:电子计算机。
命题 :他是三好学生。 个体词:他。
个体常项:表示具体或特定的客体的个体词,
用小写字母a,b,c,…表示。
个体变项:表示抽象或泛指的客体的个体词,
用x,y,z,…表示。
个体域(或称论域):指个体变项取值范围。
x(M(x)→F(x)) (2)“有的人用左手写字”符号化为
x(M(x)∧G(x))
注意:
1. 在使用全总个体域时,要将人从其 他事物中区别出来,为此引进了谓词 M(x),称为特性谓词。
2. 正确使用→与∧ 3. 在不同个体域内,同一个命题的符 号化形式可能不同,也可能相同。
当F是谓词常项时,xF(x)是一个命 题,如果把个体域中的任何一个个体a带 入,F(a)都是真,则xF(x)为真;否则 xF(x)为假。
举例
例题1:是无理数。 是个体常项,“是无理数”是谓词,记为F, 命题符号化为F() 。
例题2:x是有理数。 x是个体变项,“是有理数”是谓词,记为G, 命题符号化为G(x)。
例题3:小王与小李同岁。 小王、小李都是个体常项,“与同 岁”是谓词,记为H,命题符号化为 H(a,b),其中a:小王,b:小李。
F4一阶逻辑基本概念

第四章一阶逻辑基本概念
§4.1 一阶逻辑命题的符号化 §4.2 一阶逻辑公式及解释
091离散数学(60). W&M. §4.2 一阶逻辑公式及解释
命题逻辑形式系统 I = A, E, AX, R, 其中A, E是语言系统. 谓词逻辑形式系统的语言 , 它便于翻译自然语言. (下一章
Dx2Dx1A(x1, x2, …, xn) 可记为 A2(x3, x4, …, xn), …… ,
Dxn…Dx1A(x1, x2, …, xn) 中没有自由出现的个体变项, 可z) = x(F(x, y) G(x, z)) B(z) = yA(y, z) = yx(F(x, y) G(x, z)) C =zyA(y, z) = zyx(F(x, y) G(x, z))
(3) H(a, b), 其中 H: “…与…同岁”, a: 小王, b: 小 李.
(4) L(x, y), 其中L: “…与…具有关系L”.
091离散数学(60). W&M. §4.1 一阶逻辑命题的符号化
一元谓词 F(x) 表示 x 具有性质 F.
二元谓词 F(x, y) 表示个体变项 x, y 具有关系 F.
xy(x + y = 0) 与 yx(x + y = 0) 含义不同. ‡†句子的符号化形式不止一种. 设 H(x): x 是人, P(x): x 是完美的, 则 “人无完人”可 符号化为
第四章 一阶逻辑基本概念

第四章 一阶逻辑基本概念
本章的主要内容 一阶逻辑基本概念、命题符号化 一阶逻辑公式、解释及分类
4.1 一阶逻辑命题符号化
2 (1)所有的狮子都是凶猛的。 (2)有些狮子不喝咖啡。 (3)有些凶猛的动物不喝咖啡。 论域为动物的集合:
3、 如果某人是女性而且有子女,那么此人 一定是某人的母亲。论域为人的集合。
2、解:令P(x): x是狮子;Q(x): x是凶猛的; R(x): x喝咖啡;则有: (1) x(P(x)Q(x)) (2) x(P(x)R(x)) (3) x(Q(x)R(x)) 3、解:令F(x):x是女性;P(x):x有子女; M(x,y):x是y的母亲;则有: x(( F(x)P(x) )yM(x,y))
(1) (2)
x x((F F((x x)) G G (x (x )))) 两个基本公式
例 在一阶逻辑中将下面命题符号化
(1)正数都大于负数 (2)有的无理数大于有的有理数
解: 注意:题目中没给个体域,一律用全总个体域
(1)令F(x):x为正数,G(y):y为负数 L(x,y):x>y
x(F(x)y(G(y)L(x,y))) xy(F(x)G(y)L(x,y)) (以后讨论)
3.闭式的性质. 定理4.1 闭式在任何解释下都是命题. 注意:不是闭式的公式在某些解释下也可能是命题. 4.公式的类型 定义4.8 (1)永真式(逻辑有效式) (2)矛盾式(永假式)(3)可满足式 说明: 永真式为可满足式,但反之不真; 判断公式是否为永真式不是易事; 通过某些代换实例可判断公式类型.
离散数学 第二章:一阶逻辑

(2) xF(x) G(x, y);
(3) xyR(x, y) L(y, z) xH(x, y).
2.闭式
定义6. 设A为任一公式,若A中无自由出现的个体变项,则称A是 封闭的合式公式,简记闭式.
例: xF(x) G(x),xyF(x) G(x, y) 闭式, 但 xF(x) G(x, y),zyL(x, y, z) 不是闭式.
(1)所有的人都要死的. (2)有的人活百岁以上.
全称量词:一切,所有,任意. 用 表示.
1.量词
x:表示对个体域中的所有个
xF(x)体:表. 示个体域中的所有个体都具有性质F.
存在量词:存在着,有一个,至少有一个. 用 表示.
x:表示存在个体域里的个体.
xF ( x):表示存在着个体域中的个体具有性质F.
(2)xR(x) G(x), 其中 G(x): x是整数.
3) 同2).
例3. 将下面命题符号化. (1)对所有的x ,均有 x2-1=(x+1)(x-1). (2)存在x,使得 x+5=2.
要求: 1)个体域为自然数集合. 2)个体域为实数集合.
解:1) 不用引入特性谓词.
(1)xF(x), 其中 F(x): x2-1=(x+1)(x-1). 真命题
(3) xF(x) yF(y) L(x, y),
其中 F(x): x是自然数, L(x,y): y是 x的先驱数.
§2.2 一阶逻辑合式公式及解释
一、合式公式
1.字母表 定义1.字母表如下: (1)个体常项: a,b,c,… (2)个体变项: x,y,z,… (3)函数符号: f,g,h,… (4)谓词符号: F,G,H,…
离散数学第二章

(5) 只有有限次地应用(1)-(4)构成的符号串
才是合式公式(也称谓词公式),简称公式。
(1) x( P( x) Q( y)) (2) x(G( x) xH ( x, y)) (3) x(y(R( x, y)) F ( x)) (4), x2 , xn )是任意 n 元谓词,
t1 , t2 ,, tn 是项,则称 R(t1 , t2 ,, tn ) 为原子公式。
4、合式公式的递归定义。
(1) 原子公式是合式公式;
(2) 若 A 是合式公式,则(A)也是合式公式;
(3)若 A, B 是合式公式,则( A B),( A B),
个体常项
用 a, b, c 表示
个体词 个体变项
用 x, y , z 表示
个体域(或称论域)——个体变项取值的范围。 2、 谓词——刻画个体词的性质或 个体词之间关系的词。
谓词常项
谓词 谓词变项
都用 F , G, H 表示
n元谓词(用 F ( x1 , x2 ,, xn ) 表示) 如 F ( x, y):x 比 y 高。
构成了公式的一个解释。
1、解释 I 由以下4部分组成: (3) D 上一些特定的函数; (4) D 上一些特定的谓词;
例1 A x( P( x) Q( x))
I : D {2,3}, P( x) : x 2, Q( x) : x 3
A x( P( x) Q( x))
性质F 1 D中至少有一个元素满足 xF ( x) : D中所有元素不满足性质 F 0
D {a1, a1,, an }
xF( x) F (a1 ) F (a2 ) F (an ) xF( x) F (a1 ) F (a2 ) F (an )
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问:(司能否将Q)符号化为
Vx(M(x) AF(x)) ?
常项或变项之间数量关系的词。称表示个体常项或变项之间数量关系的词为 量词。量词可分两种:
(1)全称*i司 日常生活和数学中所用的〃一切的〃,〃所有的〃,〃每一个〃,"任意 的",〃凡〃,〃都〃等词可统称为全称量词,将它们符号化为7'。并用 Vx , Vy等表示个体域里斤有个依,而用VxF(x) , VyG(y)等分别表示个体 域里所有 个体都有性质F和都有性质G。
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由例4.2可知,命题(1) , (2)在不同的个体域D]和D2中符号化的形式不
I 一样。主要区别在于,在使用个体域D2时,要将人与其他事物区分开来。
\ 为此引进了谓词M(x),像这样的谓词称为特性谓词。在命题符号化时一定 荽
正确使用特性谓词。
域可以是有穷集合,例如,{:1,2,3}, {a , b , c , d}, {a , b , c,…,x , y ,
z};也可以是无穷集合,例如,自然数 集合N={0,1,2 ,…},实数集合R={x|x是实数}。有一个特殊的个体域, 它是由宇宙间一切事物组成的,称它为全总个
体域。本书在论述或推理中如没有指明 所采用的个体域,都是使用全总个体域。
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日常生活和数学中所用的〃存在",“有一个",“有的",〃至少有一 个〃等词统称为存在量词,将它们都符号化为甘。并用女,对等表示个体 域 里有的个体,而用mxF(x) , myG(y)等分别表示个体域里存在个体具有性质F 和存在个体具有性J1G等。
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4.1 一阶逻辑的符号化
—,个体词 个体词是指所研究对象中可以独立存
在的具体的或抽象的客体。m,小王, 小李,中国,,3等都可盼为个体词。 将表示具体或特定的客体萌个体词称作个 体常项,一般用小写英文字母a , b , c… 表示;而将表示抽象或泛指的个体词称为 个体变项,常用x , V,z..・表示。称个体变项的取值范围为个体域(或称论 域)。 个体
的三个简单命题依次符号化为p , q , r ,将推理的形式结构符号化
为:(pAq)一r
由于上式不是重言式,所以不能由它判断推理的正确性。 为了克服命题逻辑的局限性,就应该将简单命题再细分,分析出个体词, 谓词和量词,以期达到表达出个体与总体的内在联系和数量关系,这就 是一
阶逻辑所研究的内容。一阶逻辑也称一阶谓词逻辑或谓词逻辑。
藤氓二元谓词G(x , y):x大于y , a:4 ,
b:5 , c:60 G(bfa) , G(a,c)是两个0元谓词,把⑵中命题符号化为
G(b,a)—G(a,c) 由于G(b,司为真,而G(a,c)为假,所以⑵中命题为假。
三、量词 有了个体词和谓词之后,有些命题还是不能准确的符号化,原因是还缺少 表示个依
的n元函数或关系。它不是命题。要想使它成为命题,必须用谓词常项取代P, 用
个体常项 a】,a2,…,取代0X2,..・冬, 使得P(a»a2,..・,急是命题。
有时候将不带个体变项的谓词称为0元谓词,例如,F(a) , G(a,b),
P(alfa2,…,aQ等都是0元谓词。0元谓词不一定是命题,当F , G , P为谓词常 项时,。元谓词为命题。这样一来,命题逻辑中的命题均可以表示成0元谓词,
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在命题逻辑中,命题是最基本的单位,对简单命题不再进行分解,并且不考 虑命题之间的内在朕系和数量关系。因而命题逻辑具有局限性,甚至无法判断一 些简单而常见的推理。考虑下面的推理:
凡偶数都能被2整除; 6是偶数。 所以,6能被2整除。 这个推理是我们公认的数学推理中的真命题,但是在命题逻辑中却无法判断它 的正确性。因为在命题逻辑中只能将推理中出现
(2)中命题。
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谓词是用来刻画个体词性质及个体词
之间相互关系酶考虑下面四个命题:
(1)是无理数。
Q)x是有理数。
(3)小王与小李同岁。
⑷x与y具有关系L.
在Q)中, 是个体制耍,〃…是无理数"是谓词,记为F ,并用F()表示
(1)中命题。在(2)中J建个体变项,"…是有理数〃是谓词,记为G ,用G(x) 表示
因而可以将命题看成特殊的谓词。
例4.1将下列命题在一阶逻辑中用0元谓词符号化,并讨论它们的真值: (1)只有2是素数,4才是素数。
解设一元谓词F(x):x是素数,a:2 , b:40 Q)中命题符号化为0元谓词的蕴涵式: F(b)-F(a) 由于此蕴涵前件为假,所以⑴中命题为真。
(2)如果5大于4,则4大于6.