命题逻辑的推理理论

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命题逻辑的推理理论,证明方法

命题逻辑的推理理论,证明方法

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⑨p
前提引入
⑩ pp
⑧⑨合取
推理正确, q是有效结论
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武汉大学国际软件学院
唐存琛 刘峰
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课堂实训
应用实例1 分析下列事实“如果我有很高的收 入,那么我就能资助许多贫困学生;如果我能资 助许多贫困学生,那么我很高兴;但我不高兴, 所以我没有很高的收入。”试指明前提和结论, 并给予证明。
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唐存琛 刘峰
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归谬法(反证法)的说明
欲证明
前提:A1, A2, … , Ak 结论:B
将B加入前提, 若推出矛盾, 则得证推理正确.
理由: A1A2…AkB (A1A2…Ak)B (A1A2…AkB)
括号内部为矛盾式当且仅当 (A1A2…AkB)为重言式
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一、自然推理系统P的定义(续)
3. 推理规则 (1) 前提引入规则 (2) 结论引入规则 (3) 置换规则 (4) 假言推理规则 (5) 附加规则 (6) 化简规则
(7) 拒取式规则 (8) 假言三段论规则 (9) 析取三段论规则 (10)构造性二难推理
规则 (11) 破坏性二难推理
规则 (12) 合取引入规则
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唐存琛 刘峰
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(5)分情况证明法
为了证明 A1 A2 An B , 只需证明对任意的 i (1 i n) ,均有 Ai B 。
(6)附加前提证明法
为了证明 A1 A2 An A B ,
只需证明 A1 A2 An A B
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武汉大学国际软件学院唐存琛 刘峰

离散数学课件03命题逻辑的推理理论

离散数学课件03命题逻辑的推理理论

((┐p∧┐q)∨p) ∨ q
((┐p∨p )∧(┐q∨p)) ∨ q
(┐q∨p) ∨ q 1
精选课件ppt
由定理 3.1可知, 推理正确。
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推理定律--重言蕴含式
(1) A (A∨B)
附加律
(2) (A∧B) A
化简律
(3) (A→B)∧A B
假言推理
(4) (A→B)∧┐B ┐A
拒取式
(5) (A∨B)∧┐B A
析取三段论
(6) (A→B) ∧ (B→C) (A→C)
假言三段论
(7) (AB) ∧ (BC) (A C)
等价三段论
(8) (A→B)∧(C→D)∧(A∨C) (B∨D) (A→B)∧(┐A→B)∧(A∨┐A) B
构造性二难 构造性二难
(特殊形式)
(9)(A→B)∧(C→D)∧(┐B∨┐精D选)课件pp(t ┐A∨┐C) 破坏性二难16
只要不出现(3)中的情况,推理就是正确的,因而判断 推理是否正确,就是判断是否会出现(3)中的情况。
推理正确,并不能保证结论B一定为真。
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例题
例3.1 判断下列推理是否正确。(真值表法)
(1) {p,p→q}├ q (2) {p,q→p}├ q
正确 不正确
p q p(p→q) q p(q→p)
推理是指从前提出发推出结论的思维过程。
前提是已知命题公式集合。
结论是从前提出发应用推理规则推出的命题公式。
证明是描述推理正确或错误的过程。
要研究推理,首先应该明确什么样的推理是有效的或 正确的。
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4
命题逻辑的推理理论
概念
描述问题 的句子

命题逻辑的推理理论

命题逻辑的推理理论

前提引入 ①化简 ①化简 前提引入 ②④假言推理 前提引入 ③⑥假言推理 ⑤⑦析取三段论
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附加前提法
有时推理旳形式构造具有如下形式 : 前提:A1, A2, …, Ak 结论:CB
可将结论中旳前件也作为推理旳前提,使结论只为B。 前提:A1, A2, …, Ak, C 结论:B
理由: (A1A2…Ak)(CB) ( A1A2…Ak)(CB) ( A1A2…AkC)B (A1A2…AkC)B
当推理中包括旳命题变项较多时,上述三种措施演 算量太大。
对于由前提A1,A2,…,Ak推B旳正确推理应该给出严谨 旳证明。
证明是一种描述推理过程旳命题公式序列,其中旳 每个公式或者是前提,或者是由某些前提应用推理 规则得到旳结论(中间结论或推理中旳结论)。
要构造出严谨旳证明就必须在形式系统中进行。
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例题
(2) 形式构造:
前提:(p∧q)→r,┐s∨p,q 结论:s→r
(3)证明:用附加前提证明法
①s
附加前提引入
② ┐s∨p
前提引入
③p
①②析取三段论
④ (p∧q)→r
前提引入
⑤q
前提引入
⑥ p∧q
③⑤合取
⑦r
④⑥假言推理
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归谬法(反证法)
有时推理旳形式构造具有如下形式:
前提:A1, A2, …, Ak 结论:B
只要不出现(3)中旳情况,推理就是正确旳,因而判断 推理是否正确,就是判断是否会出现(3)中旳情况。
推理正确,并不能确保结论B一定为真。
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例题
例3.1 判断下列推理是否正确。(真值表法)
(1) {p,p→q}├ q (2) {p,q→p}├ q

命题逻辑推理理论

命题逻辑推理理论

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4.2.2 自然推理系统P
自然推理系统P由下述3部分组成: 1. 字母表 (1) 命题变项符号: p,q,r,…, pi,qi,ri,… (2) 联结词: , , , , (3) 括号与逗号: ( ), , 2. 合式公式 3. 推理规则 (1) 前提引入规则 (2) 结论引入规则:将结论作为后继证明前提 (3) 置换规则:子公式用与之等值的公式置换
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归结证明法(续)
在自然推理系统P中只需下述推理规则(P70-71): (1) 前提引入规则 (2) 结论引入规则 (3) 置换规则 (4) 化简规则
(5) 合取引入规则
(6) 归结规则
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归结证明法的基本步骤
1. 将每一个前提化成等值的合取范式, 设所有合取范式的 全部简单析取式为A1, A2,…, At 2. 将结论化成等值的合取范式B1B2…Bs, 其中每个Bj 是简单析取式 3. 以A1,A2,…,At为前提, 使用归结规则推出每一个Bj, 1js
r:我有课, 前提: (pq)r, s:我备课
r s,
s 结论: pq
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实例(续)
前提: (pq)r, rs, s 结论: pq 证明 ① r s 前提引入 ② s 前提引入 ③ r ①②拒取式 ④ (pq)r 前提引入 ⑤ (pq) ③④拒取式 ⑥ pq ⑤置换 结论有效, 即明天不是星期一和星期三
23
实例
例5 构造下面推理的证明
前提: (pq)r, rs, s, p
结论: q 证明 用归缪法
①q 结论否定引入 ② r s 前提引入 ③ s 前提引入 ④ r ②③拒取式 ⑤ (pq)r 前提引入 ⑥ (pq) ④⑤析取三段论 ⑦ pq ⑥置换 ⑧ p ①⑦析取三段论 ⑨p 前提引入 ⑩ pp ⑧⑨合取 推理正确, q是有效结论

离散数学命题逻辑推理理论

离散数学命题逻辑推理理论

构造性二难
(A®B)Ù(ØA®B) Þ B
构造性二难(特殊形式)
(A®B)Ù(C®D)Ù( ØBÚØD) Þ (ØAÚØC) 破坏性二难
自然推理系统P
自然推理系统P由下述3部分组成:
1、 字母表
命题变项符号: p,q,r,…,
pi,qi,ri,…
联结词:
,
,
,
,
括号与逗号: ( ), , 2、 合式
明天就是5号、 解 设 p: 今天就是1号, q: 明天就是5号 推理得形式结构为 (p®q)Ùp®q 证明 用等值演算法
(p®q)Ùp®q Û Ø((ØpÚq)Ùp)Úq Û ((pÙØq)ÚØp)Úq Û ØpÚØqÚq Û 1
得证推理正确
实例( 续 )
(2) 若今天天冷,小王就穿羽绒服。小王就穿羽绒服。 所以, 今天天冷。
r:我有课,
s:我备课
前提: (pÚq)®r, r®s, Øs
结论: ØpÙØq
实例( 续 )
前提: (pÚq)®r, r®s, Øs
结论: ØpÙØq
证明 ① r®s ② Øs ③ Ør ④ (pÚq)®r
前提引入 前提引入 ①②拒取式 前提引入
Ø(pÚq)
③④拒取式
⑥ ØpÙØq
置换
结论有效, 即明天不就是星期一与星期三
公式
3. 推理规则
前提引入规则
结论引入规则
置换规则
自然推理系统P(续)
(4) 假言推理规则 A®B A
\B (5) 附加规则
A \AÚB (6) 化简规则
AÙB \A
(7) 拒取式规则 A®B ØB
\ØA (8) 假言三段论规则
A®B B®C

3第三章 命题逻辑的推理理论

3第三章  命题逻辑的推理理论

从语言角度, 推理分为语义和语法两种。 从语言角度, 推理分为语义和语法两种。 语义(semantics)推理注重内涵的正确性 也就是从真 语义(semantics)推理注重内涵的正确性, 也就是从真 推理注重内涵的正确性, 要推出真的结论来, 的前提出发要推出真的结论来 推理过程考虑得少, 的前提出发要推出真的结论来, 推理过程考虑得少,关 心的是结论的正确性。 心的是结论的正确性。 语法推理则注重形式上的有效, 注重推理过程是否符 语法推理则注重形式上的有效, 注重推理过程是否符 则注重形式上的有效 合某些事先规定的逻辑规则, 结论是严格遵循规则 合某些事先规定的逻辑规则, 若结论是严格遵循规则 有效的 得到的, 那便是有效 得到的, 那便是有效的。 数理逻辑主要采用语法推理, 数理逻辑主要采用语法推理, 它关心的是结论的有效 不关心前提的实际真值, 性,而不关心前提的实际真值, 当然语法推理作为一 种推理方法, 种推理方法, 它必须能反映客观事物中真实存在的逻 辑关系, 语法推理必须保证语义上的正确性 必须保证语义上的正确性。 辑关系, 即 语法推理必须保证语义上的正确性。
3、2.1节给出的24个等值式中的每个都可以 2.1节给出的 个等值式中的每个都可以 节给出的24 派生出两条推理定律。 派生出两条推理定律。 例如:双重否定律 A⇔¬¬A ⇔¬¬A 例如: 可以产生两条推理定律 A⇒¬¬A ¬¬A ¬¬A ¬¬A ⇒A
§3.2 自然推理系统P 自然推理系统P
由上一节知识可知,可以利用真值表法、等值演算法 由上一节知识可知,可以利用真值表法、 真值表法 和主析取范式法三种方法来判断推理是否正确。 和主析取范式法三种方法来判断推理是否正确。 三种方法来判断推理是否正确 但是,当推理中包含的命题变项较多时,以上三种 命题变项较多时 但是,当推理中包含的命题变项较多 方法的演算量太大。因此对于由前提A1, A2,…,Ak推 方法的演算量太大。因此对于由前提A B的正确推理应给出严谨的证明。 正确推理应给出严谨的证明。 证明是一个描述推理过程的命题公式序列, 证明是一个描述推理过程的命题公式序列,其中的每 是一个描述推理过程的命题公式序列 个公式是已知前提或者是由某些前提应用推理规则得 个公式是已知前提或者是由某些前提应用推理规则得 已知前提或者是 到的结论。 到的结论。

命题逻辑的推理理论

命题逻辑的推理理论
精品课件
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实例
例 判断下面推理是否正确 (1) 若今天是1号,则明天是5号. 今天是1号. 所 以明天是5号.
解 设 p:今天是1号,q:明天是5号. 证明的形式结构为: (p®q)Ùp®q
证明(用等值演算法)
(p®q)Ùp®q Û Ø((ØpÚq)Ùp)Úq Û ØpÚØqÚq Û 1
得证推理正确
A Þ (AÚB)
附加律
(AÙB) Þ A
化简律
(A®B)ÙA Þ B
假言推理
(A®B)ÙØB Þ ØA
拒取式
(AÚB)ÙØB Þ A

析取三段
(A®B)Ù(B®C) Þ (A®C)
假言三段论
(A«B)Ù(B«C) Þ (A«C)
等价三段论
(A®B)Ù(C®D)Ù(AÚC) Þ (BÚD)

构造性二
推理的形式结构。
精品课件
说明(2)
设任一A1组,赋A2值,a…1a,2…Aka,n (B中ai=共0出或现1n,个命i=题1变,项2,,…对n于),
前提和结论的取值情况有以下四种:
(1) A1ÙA2Ù…ÙAk 为0,B为0; (2) A1ÙA2Ù…ÙAk 为0,B为1; (3) A1ÙA2Ù…ÙAk 为1,B为0; (4) A1ÙA2Ù…ÙAk 为1,B为1。
AB
(12) 合取引入规则
CD
课件
构造证明——直接证明法
例3.3 在自然推理系统P中构造下面推理的证明;
(1) 前提:p Ú q, q ® r, p ® s , Ø s 结论:r Ù (p Ú q)
(2)前提: Ø p Ú q, r Ú Ø q ,r ® s 结论:p ® s
精品课件

第三章推理的形式结构

第三章推理的形式结构

充分性: 若蕴涵式(A1∧A2∧…∧Ak)→B为重言式,则对于任何赋 值此蕴涵式均为真,因而不会出现前件为真后件为假 的情况,即在任何赋值下,或者A1∧A2∧…∧Ak为假, 或者A1∧A2∧…∧Ak和B同时为真,这正符合定义3.1中 推理正确的定义。 由此定理知,推理形式: 前提:A1,A2,…,Ak 结论:B 是有效的当且仅当(A1∧A2∧…∧Ak)→B为重言式。
以引入前提。
(2) 结论引入规则:在证明的任何步骤上所得 到的结论都可以作为后继证明的前提。 (3) 置换规则:在证明的任何步骤上,命题公 式中的子公式都可以用与之等值的公式置换,得到 公式序列中的又一个公式。
(4) 假言推理规则
(5) 附加规则:
(6) 化简规则:
(7) 拒取式规则:
(8) 假言三段论规则:
A1,A2,…,Ak和B中出现的命题变项的任意一组赋值,
或者A1∧A2 ∧…∧Ak为假,或者当A1∧A2 ∧…∧Ak为 真时,B也为真,则称由前提A1,A2,…,Ak推出B的推 理是有效的或正确的,并称B是有效结论。 其中,前提是一个有限的公式集合,记为Г。 将由Г推B的推理记为Г├ B。 若推理是正确的,则记为Г B,否则记为Г B。
(9) 析取三段论规则:
(10) 构造性二难推理:
(11) 破坏性二难推理规则:
(12) 合取引入规则:
P中的证明就是由一组P中公式作为前提,利用P 中的规则,推出结论。当然此结论也为P中公式。
例3.3 在自然推理系统P中构造下面推理的证明: (1)前提:p∨q,q→r,p→s,┐s 结论:r∧(p∨q) 证明: ① p→s ② ┐s 前提引入
结论的否定 前提引入 前提引入 ②③析取三段 前提引人 ④⑤拒取式 ⑥置换 前提引入 ⑦⑧析取三段
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自然推理系统: 无公理, 即AX(I)= 公理推理系统 推出的结论是系统中的重言式, 称作定理 感兴趣的可以阅读《GEB--一条永恒的金带》
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有一位理发师声称,他给所有不给自己理发的 人理发
爱皮梅尼特是一个克里特岛人。他说:“所有 的克里特岛人都撤谎。”
第一类集合不能以自己为元素,也就是说自己 不能属于自己,我们称为r型。第二类集合可以 以自己为元素,我们称为s型。
第三章:命题逻辑的推理理论
主要内容 推理的形式结构 推理的正确与错误 推理的形式结构 判断推理正确的方法 推理定律
自然推理系统P 形式系统的定义与分类 自然推理系统P 在P中构造证明:直接证明法、附加前提证明法、归谬法
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3.1 推理形式结构
逻辑(语义)蕴涵:给定A1,…,Ak和B
❖符号:{A1,…,Ak} ⊨ B ❖对任意赋值v:
• 如果v(Ai)=T,则v(B)=T • 或者存在Ai使得v(Ai)=F
❖称由前提A1,…,Ak 推出结论B的推理是有效的 ❖B为有效结论
讨论
❖蕴涵跟蕴涵式的关系? ❖注意: 推理正确不能保证结论一定正确
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3.1 推理形式结构
例子
❖ {p, p q} ⊨ q ❖ {p, q p} ⊨ q
4
3.1 推理形式结构
蕴涵元符号: A1…Ak B 代表 {A1,…,Ak} ⊨ B 推理形式结构
❖前提A1,…,Ak ❖结论:B
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3.1 推理形式结构
判断推理是否正确方法
① 真值表法 ② 等值演算法 ③ 主析取范式法
6
推理实例
例1 判断下面推理是否正确 (1) 若今天是1号,则明天是5号. 今天是1号. 所以, 明天是5号. (2) 若今天是1号,则明天是5号. 明天是5号. 所以, 今天是1号.
附加律 化简律 假言推理 拒取式 析取三段论 假言三段论 等价三段论 构造性二难 构造性二难(特殊形式) 破坏性二难
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3.1 推理形式结构
推理定律
A (A B) (A B) A (A B) A B (A B) B A (A B) B A (A B) (B C) (A C) (A B) (B C) (A C) (A B) (C D) (A C) (B D) (A B) ( A B) B (A B) (C D) ( B D) ( A C)
解 设 p:今天是1号,q:明天是5号. (1) 推理的形式结构: (pq)pq
用等值演算法 (pq)pq
((pq)p)q pqq 1 由定理3.1可知推理正确
7
7
推理实例
(2) 推理的形式结构: (pq)qp 用主析取范式法 (pq)qp (pq)qp ((pq)q)p qp (pq)(pq) (pq)(pq) m0m2m3 结果不含m1, 故01是成假赋值,所以推理不正确
证明《数学原理》所定义的系统既是一致的(无 矛盾)又是完备的(该系统的理论框架中容纳了 每个正确的数论命题)。这就是数学史上著名的 希尔伯特纲领。
T
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3.2 自然推理系统P
从一组已知为真的事实出发,直接运用经典逻 辑推理规则推出结论的过程
为什么要自然演绎(natural deduction)? 给出验证 A1…Ak B 的推理过程 需要引入证明的概念 自然演绎模拟人类的推理
12
3.2 自然推理系统P
定义3.2 一个形式系统 I 由下面四个部分组成: (1) 非空的字母表,记作 A(I). (2) A(I) 中符号构造的合式公式集,记作 E(I). (3) E(I) 中一些特殊的公式组成的公理集,记作 AX(I). (4) 推理规则集,记作 R(I). 记I=<A(I),E(I),AX(I),R(I)>, 其中<A(I),E(I)>是 I 的 形式语言系统, <AX(I),R(I)> 是 I 的形式演算系统.
8
8
3.1 推理形式结构
推理定律
A (A B) (A B) A (A B) A B (A B) B A (A B) B A (A B) (B C) (A C) (A B) (B C) (A C) (A B) (C D) (A C) (B D) (A B) ( A B) B (A B) (C D) ( B D) ( A C)
p q p(pq) q p(q p)
q
F FF
FF
F
F TF
TF
T
TFF
FT
F
T TT
TT
T
3
3.1 推理形式结构
定理:{A1,…,Ak} ⊨ B 当且仅当 A1…Ak B 为重言式
证明 必要性:任意v, v(Ai)=T则v(B)=T 所以v(A1…Ak B)=T 充分性:任意v, v(A1…Ak B)=T 如果v(Ai)=T则v(B)=T
附加律 化简律 假言推理 拒取式 析取三段论 假言三段论 等价三段论 构造性二难 构造性二难(特殊形式) 破坏性二难
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3.1 推理形式结构
证明:(A B) (B C) (A C) ((A B) (B C)) (A C)
((A B) (B C)) (A C) ((A B) (B C)) (A C) ((A B) (B C)) (A C) ((A B) (B C)) (A C) ((A B) A) ((B C) C)) (B A) (B C)
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