离散数学---推理理论
离散数学16推理理论：直接证法
推理理论----直接证法一、推理理论1.定义1-8.1 设A和C两个命题公式，当且仅当A→C为重言式，即A ⇒ C.称C是A的有效结论，或C可由A 逻辑地推出.称已知的A为前提。
得到的C为前提的有效结论.实际上，推理的过程就是证明蕴含式的过程，即令H 1，H 2，…，H m 是已知的命题公式(前提)，若有H 1∧H 2∧....∧H m C ，则称C 是一组前提H 1，H 2，…H m 的有效结论，简称结论.1、真值表法（1）检查真值表中H1，H2,…Hm全部为“T”的所有行，看结论C是否也均为“T”，若C均为“T”，则结论有效.否则结论无效.（2）看结论C为“F”的所有行，检查每行前提H1，H2,…H m中是否至少有一个为F，若有“F”，则结论有效；若有均为“T”的行，则结论无效.二、推理方法例1 求证⌝P ∧ (P∨Q) ⇒Q.证明考察真值表P Q ⌝P P∨Q QF F T F FF T T T TT F F T FT T F T T 由真值表可以看出⌝P ∧ (P∨Q) ⇒Q.2、直接证法由一组前提，利用一些公认的推理规则，根据已知的等价或者蕴含公式，推演得到有效的结论.•规则P(引入前提规则)：前提在推导过程中的任何时候都可以引入使用.•规则T(引入结论规则)：在推导中，如果有一个或多个公式、重言蕴涵公式S，则公式S可以引入推导中.重要的重言蕴涵式(如教材第43页所示)I1.P∧Q⇒P I2. P∧Q⇒QI3. P⇒P∨Q I4. Q⇒P∨QI5. ⌝P⇒P→Q I6. Q⇒P→QI7. ⌝(P→Q)⇒P I8. ⌝(P→Q)⇒⌝QI9. P,Q ⇒P∧Q I10. ⌝P∧(P∨Q)⇒Q I11. P∧(P→Q)⇒Q I12. ⌝Q∧(P→Q)⇒⌝P I13. (P→Q)∧(Q→R)⇒P→RI14. (P∨Q)∧(P→R)∧(Q→R)⇒RI15. A→B ⇒(A∨C)→(B∨C)I16. A→B ⇒(A∧C)→(B∧C)重要的等价公式:⌝⌝P⇔P对合律 E1P∧Q⇔Q∧P E3 P∨Q⇔Q∨P 交换律 E2结合律 EP∧(Q∧R)⇔(P∧Q)∧R4E5 P∨(Q∨R)⇔(P∨Q)∨RP∧(Q∨R)⇔(P∧Q)∨(P∧R)分配律 E6E7 P∨(Q∧R)⇔(P∨Q)∧(P∨R)德-摩根定律 E⌝(P∧Q)⇔⌝P∨⌝Q8E9⌝(P∨Q)⇔⌝P∧⌝QP∨P⇔P E11 P∧P⇔P幂等律 E10P∨F⇔P E13 P∧T⇔P同一律 E12零律 EP∨T⇔T E15 P∧F⇔F14E16 P→Q⇔⌝P∨Q E17 ⌝(P→Q)⇔P∧⌝QE18 P→Q⇔⌝Q→⌝P E19 P→(Q→R)⇔(P∧Q)→R E20 P ∆ Q ⇔(P→Q)∧(Q→P)E21 P ∆ Q ⇔(P∧Q)∨(⌝P∧⌝Q )E22 ⌝(P ∆ Q)⇔ P↔⌝Q吸收律 P∨(P∧Q)⇔P P∧(P∨Q)⇔P互补律 P∨⌝P⇔T P∧⌝P⇔FP ∆ Q ⇔(⌝P∨Q)∧(P∨⌝Q)例2 求证（P→Q）∧（Q→R）∧P ⇒ R.证明序号前提或结论所用规则（从哪几步得到）所用公式(1) P P(2) P→Q P(3) Q T (1)(2) I11(4) Q→R P(5) R T (3)(4) I11 •（注公式I11为： P ∧（P→Q）⇒ Q ）。
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
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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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命题逻辑的推理理论
概念
描述问题 的句子
离散数学 推理理论
作业：P46(1)a, b (2)a,c (3)a,c (4)c
结束
T规则：由前提得出的阶段性有效结论（由一个或多 个公式重言蕴含着的公式）也可以在证明中使用。
P43两个表要熟练
例2：用推理规则证明下列各式。
1 . 证明: (P∨Q) ∧(P R) ∧(Q S) S ∨ R
(1) P∨Q
Ｐ
(2)E Ｐ
证法2见书P44
(4) P S
T (7) E
(9) C ( D E)
T (8) E
(10) D E
T (5) (9) I
(11) (D∧ E) (12) F (D∧ E) (13) F (14) BF (15) A(BF)
T (10) E P T (11) (12) I CP CP
3 . 半反证法
当结论是析取式，具有形式P∨Q时，我们把其中一析取 项的否定（ P或 Q）作为假设前提，并和其它前提 一起共同得出另外一析取项（ Q或P） 。 即要证S P∨Q，可通过证明( S ∧ P ) Q 半反证法的正确性证明：
Ｔ (1) I Ｔ (2) (3) I Ｐ
(6) P (7) ( P ∧S)
Ｔ (4) (5) I Ｐ
(8) P ∨ S (9) S
Ｔ (7) E Ｔ (6) (8) I
例3：公安人员破案问题。
一公安人员审查某工厂失窃案，他认为下列情况 是真的： (1)有两个怀疑对象，保管员小王和材料科长老李； (2)值班员小张工作一贯负责； (3)失窃案发生的那天白天，老李去兄弟厂开会； (4)如果晚上仓库上锁，就不会发生失窃案； (5)如果晚上仓库未上锁或灯未亮，则值班员小张失职。 请问谁是盗窃犯？
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
离散数学 命题逻辑推理
3.1 推理的形式结构
推理：从前提出发推导出结论思维过程， 前提 是已知的命题公式集合， 结论 是从前提出发应用推理规则推出的命题公式。 什么样的推理是正确的有效的？ 定义3.1 设A1, A2, …, Ak, B为命题公式. 若对于每组赋值， A1A2… Ak 为假， 或当A1A2…Ak为真时B也为真， 则称由前提A1, A2, …, Ak推出结论B的推理是有效的或正 确的, 并称B是有效结论. 定理3.1 由命题公式A1, A2, …, Ak 推出B的推理正确当且仅当 A1A2…AkB为重言式 注意: 推理正确不能保证结论一定正确
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推理规则
(4) 假言推理规则 AB A ∴B (6) 化简规则 AB ∴A (8) 假言三段论规则 AB BC ∴AC (5) 附加规则 A ∴AB (7) 拒取式规则 AB B ∴ A (9) 析取三段论规则 AB B ∴A
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推理规则
(10) 构造性二难推理规则 AB CD AC ∴BD
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推理定律——重言蕴涵式
用定义构造推理过程，需要一些有用的推理定律 1. A (AB) 附加律 2. (AB) A 化简律 3. (AB)A B 假言推理 4. (AB)B A 拒取式 5. (AB)B A 析取三段论 6. (AB)(BC) (AC) 假言三段论 7. (AB)(BC) (AC) 等价三段论 8. (AB)(CD)(AC) (BD) 构造性二难 (AB)(AB) B 构造性二难(特殊形式) 9. (AB)(CD)( BD) (AC) 破坏性二难 每个等值式可产生两个推理定律 如, 由AA可产生 AA 和 AA
0
1 1
0
0 1
1
0
不是重言式, 推理不正确
离散数学17.推理理论：间接证法
实际上，要证明H1∧H2∧...∧ Hn C，只要证明 H1∧H2∧...∧ Hn ∧C可推出矛盾式即可，即
H1∧H2∧...∧ Hn ∧C R∧R.
例2 P→Q,(Q∨R)∧R, (P∧S)S
(1) S
P(假设前提)
(2) S (3) (P∧S)
例1 P→(Q→S),R∨P,Q R→S.
证明 (1) R
P(附加前提)
(2) R∨P
P
(3) P
T (1)(2) I10
(4) P→(Q→S) P
(5) Q→S (6) Q
T (3)(4) I11 P
(7) S (8) R→S
T (5)Hale Waihona Puke 6) I11 CP（2）反证法
反证法的主要思想是：假设结论不成立，可以推出矛盾的结 论(矛盾式).下面先介绍有关概念和定理.
推理理论
----间接证法
间接证法 （1）CP规则证法
（2）反证法
(1)CP规则
引理：如果H1∧H2∧...∧Hn∧RC，则 H1∧H2∧...∧Hn R→C.
证明: 因为H1∧H2∧...∧Hn∧R C, 则 (H1∧H2∧...∧Hn∧R)C是重言式.
根据结合律得 ((H1∧H2∧...∧Hn)∧R)→C 是重言式. 根据公式E19得 (H1∧H2∧...∧Hn)(R→C)是重言式. 即 H1∧H2∧...∧ Hn R→C.定理得证. E19: P(Q→R)(P∧Q)→R.
此定理告诉我们，如果要证明的结论是蕴涵式 (R→C)形式，则可以把结论中蕴涵式的前件R作为附加 前提，与给定的前提一起推出后件C即可.
我们把上述定理写成如下规则： 如果H1∧H2∧...∧Hn ∧R S，则
离散数学--第二章 命题逻辑的推理理论
Dr Chen Guangxi
第二章 命题逻辑的推理理论
(4)构造证明法 构造证明法 当前提与结论中命题变项较多时，前几种方法 的工作量太大，不方便，而构造证明法较为方 便。构造证明法必须在给定的推理规则下进行。 常用的推理规则有以下11条： (1)前提引入规则：在证明的任何步骤上，都可 以引入前提。 (2)结论引入规则：在证明的任何步骤上，所得 中间结果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的公式中的 子公式均可用与之等值的公式置换。
离散数学
Discrete Mathematics
Chen Guangxi
School of Mathematics and Computing Science
第二章 命题逻辑的推理理论
目标:
掌握推理形式结构 熟练运用构造推理方法 了解命题逻辑归结证明
学习建议:
与初中平面几何证明进行对比 勤做练习
Dr Chen Guangxi
第二章 命题逻辑的推理理论
(8)假言三段论 ：
A→B B→C ∴A→C
(9)析取三段论规则： A∨ B A∨ B ¬A ¬B 或者 ∴B ∴A
Dr Chen Guangxi
第二章 命题逻辑的推理理论
(10)构造性二难推理规则：
A → B C → D A∨C ∴B∨ D
(11)合取引入规则：
A B ∴A∧ B
Dr Chen Guangxi
第二章 命题逻辑的推理理论
是重言式类似， 与用 A ⇔ B 表示 A ↔ B是重言式类似，用 A ⇒ B表示A → B 是重言式， 不是联结词 是重言式， ⇒ 符。 推出B的推理正确 的推理正确， 若 A , A ,⋯, A 推出 的推理正确，则记作 ( A1 ∧ A2 ∧ ⋯ ∧ Ak ) ⇒ B 为蕴涵式。 称A⇒B为蕴涵式。 ⇒ 为蕴涵式
1.7推理理论(离散数学)PPT
例2. 构造下列推理的证明
前提：p∨q, p→ r, s→t, s→r, t
结论：qБайду номын сангаас
①s→t
前提引入
② t
前提引入
③ s
①②拒取式
④ s→r
前提引入
⑤r
③④假言推理
⑥p→ r
前提引入
⑦ p
⑤⑥拒取式
⑧p∨q
前提引入
⑨q
⑦⑧析取三段论
例3. 构造下列推理的论证
前提：p→q, r→ q, r∨s, s→ q
称(A1∧A2∧…∧Ak)→B 为由前提A1,A2,…,Ak推结论 B 的推理的形式结构.
说明：
同用“A B”表示“AB”是重言式类似,用 “AB”表示“AB”是重言式.因而,若由前提 A1,A2,···,Ak推结论B的推理正确,也记
(A1∧A2∧…∧Ak)B.
于是,判断推理是否正确的方法就是判断重言蕴涵 式的方法.比如真值表法,等值演算法,主析取范式 法等.
8.(A→B)∧(C→D)∧(A∨C) (B∨D). 构造性二难
推理规则
（1）前提引入规则 在证明的任何步骤上都可以引入前提。
（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。
①p∨ s
前提引入
②s
附加前提引入
③p
①②析取三段论
④p→ (q→r)
前提引入
⑤q→r
③④假言推理
⑥q
前提引入
⑦r
⑤⑥假言推理
四、归谬法
若A1∧A2∧…∧An 是可满足式，则称A1 ,A2,…,An 是相 容的，