"ח סיכומים לקורס לוגיקה למדמ
Transcription
"ח סיכומים לקורס לוגיקה למדמ
1 לוגיקה למדמ"ח ,סמסטר ב' 2009 אריאל סטולרמן סיכומים לקורס לוגיקה למדמ"ח סמסטר ב' תשס"ט (פרופ' ארנון אברון) רכיבי מערכות לוגיות: .1שפה פורמלית :מייצרת מחרוזות סימנים ,תחביר מדויק .מרכיבי השפה : א .א"ב :בד"כ סופי ולכל היותר בן מניה .יסומן באות .L ב. קטגוריות סינטקטיות :אחת מהן היא הקטגוריה של הנוסחאות בשפה ,תסומן 𝑜 (אומיקרון) .קטגוריות נוספות :ש"ע ,קשרים ,כמתים וכד' .לכל קטגוריה מתאימה קבוצה חלקית של ,Lשתכיל את המחרוזות השייכות לקטגוריה זו . .2יחס נביעה ( :)consequence relationיסומן ├; יחס בין קבוצות של נוסחאות לנוסחאות המקיים: א" .רפלקסיביות" :בהינתן קבוצת הנחות ,Tמתקיים לכל 𝑇 ∈ 𝐴.𝑇├𝐴 : ב. מונוטוניות :אם 𝑆 ⊆ 𝑇 ו 𝑇├𝐴-אז 𝐴├𝑆. ג. "טרנזיטיביות" :אם 𝐴├𝑇 ו 𝑇⋃{𝐴}├𝐵-אז 𝐵├𝑇. הקישור בין הלוגיקה הפורמלית ובין שימושים בה נעשה ע "י תהליך ה הצרנה. חלק ראשון :תחשיב הפסוקים הקלאסי :CPL - הגדרה: .1 השפה (𝑐𝑝𝔏): א"ב: .2 רשימה בת מניה של פסוקים אטומים /משתנים אטומים .𝑝1 , 𝑝2 , 𝑝3 , …: קשרים.→, ⋀, ⋁, ¬ : "(" – ")" ,סוגריים. נוסחאות :נקראות בתחשיב זה גם פסוקים ,קטגוריה סינטקטית יחידה .הגדרה רקורסיבית : כל פסוק אטומי הוא נוסחה (פסוק) .יסומנו ע"י המשתנים 𝑟 - 𝑝, 𝑞,משתנים ב-מטה-שפה עבור משתני השפה … .𝑝1 , 𝑝2 , אם 𝜓 𝜑,נוסחאות אז גם 𝜓 → 𝜑 ¬𝜑, 𝜑⋀𝜓, 𝜑⋁𝜓,נוסחאות .יסומנו ע"י המשתנים 𝜓 𝜑,או 𝐶 - 𝐴, 𝐵,משתנים ב-מטה-שפה. קדימויות ,¬ :לאחריו ⋁ ,⋀,לאחריהם → .כמו כן 𝐶 → 𝐵 → 𝐴 הוא קיצור ל.𝐴 → (𝐵 → 𝐶) - סוגי אינדוקציות: .1 אינדוקציה על אורך הנוסחה .שלב המעבר :מסתכלים על נוסחה באורך 𝑛 + 1המכילה נוסחאות עליהן חלה הנחת האינדוקציה שאורכן ≥ 𝑛. משתמשים באינדוקציה זו כאשר נתון משהו יכיח . .2 אינדוקציה מבנית – על מבנה הנוסחה .בסיס על פסוקים אטומים ,מעבר ע "י הנחה על נוסחאות 𝜓 𝜑,והוכחה ל.)∗∈ {⋀, ⋁, →}( ¬𝜑, 𝜑 ∗ 𝜓 - יש לציין (למרות שטרוויאלי ) ש 𝜑-קצרה מ ¬𝜑-וש 𝜑, 𝜓-קצרות מ.𝜑 ∗ 𝜓- לכל נוסחה יש סדרת בניה ,החל מפסוקים אטומים .כל אינדוקציה מבנית ניתנת למעבר לאינדוקציה רגילה ,כאשר nהוא אורך סדרת הבני ה .למשל הנוסחה ) ¬𝑝1 → (𝑝2 ⋁𝑝3מורכבת מסדרת הבניה ( 𝑝1 , ¬𝑝1 , 𝑝2 , 𝑝3 , 𝑝2 ⋁𝑝3 , ¬𝑝1 → (𝑝2 ⋁𝑝3 ) :שאורכה כאן .)6ניתן להתייחס גם לעץ בניה , ולהתייחס ל n-כגובה העץ למשל. הגדרת יחס הנביעה של תחשיב הפסוקים הקלאסי בצורה סמנטית :├𝑪𝑷𝑳 - הגדרה סמנטית ליחס הנביעה מתבססת על מודל .מודל הוא מבנה Mכלשהו שהוא אוסף של דברים כלשהם (יוגדר בהמשך ) .יחס ה סיפוק ⊨ מתקיים בין נוסחאות למבנים .נאמר ש 𝑀 ⊨ 𝜑 -אם Mהוא מודל של 𝜑 ,כלומר Mמספק את 𝜑 .מודל של קבוצת פסוקים Tמוגדר כמבנה שהוא מודל של כל 𝑇 ∈ 𝜑.𝑀 ⊨ 𝑇 ⇔ ∀𝜑 ∈ 𝑇. 𝑀 ⊨ 𝜑 : יחס הנביעה ├ :נאמר כי 𝜑├𝑇 אם כל מודל של Tהוא גם מודל של 𝜑.∀𝑀. 𝑀 ⊨ 𝑇 ⇒ 𝑀 ⊨ 𝜑 : בתחשיב הפסוקים הקלאסי ,המבנים הם פשוט פונקציות מקבוצת הפסוקים האטומים אל הקבוצה }𝑓 .{𝑡,פונקציות אלו נראות השמות ,נסמנן .v היחס 𝐿𝑃𝐶⊨: לפסוקים אטומים .𝑣 ⊨𝐶𝑃𝐿 𝑝 ⇔ 𝑣(𝑝) = 𝑡 : 𝐵 → 𝐴 ⊨ 𝑣 אמ"מ 𝑣 לא מספק את Aאו 𝐵 ⊨ 𝑣. 𝐵⋁𝐴 ⊨ 𝑣 אמ"מ 𝐴 ⊨ 𝑣 או 𝐵 ⊨ 𝑣. 𝐴¬ ⊨ 𝑣 אמ"מ 𝑣 לא מספק את .A 𝐵⋀𝐴 ⊨ 𝑣 אמ"מ 𝐴 ⊨ 𝑣 וגם 𝐵 ⊨ 𝑣. 2 לוגיקה למדמ"ח ,סמסטר ב' 2009 אריאל סטולרמן דרך נוספת להגדיר זאת היא ע "י הגדרת פונקציות }𝑓 → {𝑡, 𝑓} ,𝑔¬ : 𝑡, 𝑓 → {𝑡, 2 𝑓 𝑔→ , 𝑔⋁ , 𝑔⋀ : 𝑡,המתארות טבלאות אמת של הקשרים השונים ,ואז נאמר למשל 𝑣 .𝑣(¬𝐴) = 𝑔¬ (𝑣(𝐴)) :היא מודל של 𝜑 אמ"מ 𝑡 = 𝜑 𝑣. היחס 𝐿𝑃𝐶├: 𝜑 𝐿𝑃𝐶├𝑇 אם כל מודל של Tהוא גם מודל של 𝜑 ,כלומר אם כל השמה הנותנת ערך אמת tלכל הפסוקים של ,Tנותנת ערך אמת tגם ל.𝜑- דרך ישירה לבדוק קיום יחס זה הוא לבדוק את טבלאות האמת של Tושל 𝜑 ,ולבדוק האם אכן לכל שורה בטבלת האמת ,המגדירה השמה ,אם כל פסוקי Tמקבלים tגם 𝜑 מקבלת .tמספיקה שורה אחת שלא תקיים זאת כדי להכריע שהיחס לא מתקיים . טענה: 𝐴 𝐿𝑃𝐶├𝑇 ⇔ 𝐴¬ ⋃𝑇 אינה ספיקה . ביסוס השימוש בטבלאות אמת : יצויין כי מספיק לבדוק טבלת אמת מעל הפסוקים האטומים המופיעים ב ,𝑇⋃{𝜑} -ולא כל ℵ0הפסוקים האטומים (הנותנים ℵהשמות) .כלומר: טענה: אם 𝑣, 𝑣′השמות כך שלכל פסוק אטומי pהמופיע בנוסחה 𝜑 מתקיים )𝑝( ,𝑣 𝑝 = 𝑣′אז )𝜑( .𝑣 𝜑 = 𝑣 ′הוכחה ניתנה באינדוקציה מבנית . קבוצת הנוסחאות האטומיות : קבוצת הנוסחאות האטומיות (פסוקים אטומים ) בנוסחה 𝜑 ,תסומן )𝜑(𝑡𝐴 ,מוגדרת: עבור pפסוק אטומי . 𝐴𝑡 𝑝 = {𝑝}: )𝜑(𝑡𝐴 = 𝜑¬ 𝑡𝐴. )𝜓(𝑡𝐴⋃ 𝜑 𝑡𝐴 = 𝜓 ∗ 𝜑 𝑡𝐴 כאשר }⋁ .∗∈ {→, ⋀, קבוצת תת הנוסחאות : עבור pפסוק אטומי. 𝑆𝑓 𝑝 = {𝑝}: }𝜑¬{⋃ 𝜑 𝑓𝑆 = 𝜑¬ 𝑓𝑆. }𝜓 ∗ 𝜑{⋃)𝜓(𝑓𝑆⋃ 𝜑 𝑓𝑆 = 𝜓 ∗ 𝜑 𝑓𝑆. כריעות בעיות עם תורה סופית : עבור תורה Tסופית ,קיים אלג' המכריע האם Tספיקה (האם קיימת השמה vכך ש )𝑣 ⊨ 𝑇-והאם 𝜑 𝐿𝑃𝐶├𝑇 .רדוקציה מהבעיה הראשונה לשניה : ידוע שמתקיים 𝜑 𝐿𝑃𝐶├𝑇 אמ"מ }𝜑¬{⋃𝑇 אינה ספיק ה. 𝜑 𝐿𝑃𝐶├ 𝑛𝜓 𝜓1 , … ,אמ"מ 𝜑 → 𝑛𝜓⋀ … ⋀ 𝜓1הוא טאוטולוגיה (כלומר מסופק ע "י כל השמה). משפט הדדוקציה ב:CPL - 𝐵 𝐿𝑃𝐶├ 𝐴 ⋃𝑇 ⇔ 𝐵 → 𝐴 𝐿𝑃𝐶├𝑇. משפט הקומפקטיות ב:CPL - .1 Tספיקה אמ"מ כל 𝑇 ⊆ 𝛤 סופית ספיקה . .2 𝜑 𝐿𝑃𝐶├𝑇 אמ"מ קיימת 𝑇 ⊆ 𝛤 סופית כך ש.𝛤├𝐶𝑃𝐿 𝜑 - הגדרת יחס הנביעה של תחשיב הפסוקים הקלאסי בצורה סינטקטית – ( HPCמע' נוסח הילברט לתחשיב הפסוקים ): יש לשים לב שאלו תבניות לאקסיומות .כדי לייצר אקסיומה יש להציב אקסיומות: פסוקים כלשהם במקום 𝐶 𝐴, 𝐵,בתבניות א לו ,ולקבל אינסטנציה. הוכחה של פסוק 𝜑 מתוך תורה Tב:HPC- סדרה סופית של פסוקים כך ש : הפסוק האחרון בסדרה הוא 𝜑. כל איבר בסדרה הוא אקסיומה של ,HPCאיבר של Tאו מתקבל ע"י שני פסוקים קודמים כלשהם ע "י כלל .MP יחס הנביעה 𝐶𝑃𝐻├: כלל היסק: נאמר כי 𝜑 𝐶𝑃𝐻├𝑇 אם ל 𝜑-הוכחה מ T-ב.HPC- משפט הקומפקטיות ב:HPC- 𝜑 𝐶𝑃𝐻├𝑇 אמ"מ קיימת 𝑇 ⊆ 𝛤 סופית כך ש .𝛤├𝐻𝑃𝐶 𝜑 -ההוכחה טרוויאלית . )𝐴 → 𝐵( → 𝐴 𝐼1 . ))𝐶 → 𝐴( → )𝐵 → 𝐴(( → ))𝐶 → 𝐵( → 𝐴( 𝐼2. )𝐴¬ → )𝐵¬ → 𝐴(( → )𝐵 → 𝐴( 𝑁1. 𝐴 → 𝐴¬¬ 𝑁2. 𝐴 → )𝐵⋀𝐴( 𝐶1. 𝐵 → )𝐵⋀𝐴( 𝐶2. ))𝐵⋀𝐴( → 𝐵( → 𝐴 𝐶3. )𝐵⋁𝐴( → 𝐴 𝐷1. )𝐵⋁𝐴( → 𝐵 𝐷2. ))𝐶 → )𝐵⋁𝐴(( → )𝐶 → 𝐵(( → )𝐶 → 𝐴( 𝐷3. 𝐵→𝐴 𝐴 𝐵 𝑀𝑃. 3 לוגיקה למדמ"ח ,סמסטר ב' 2009 אריאל סטולרמן משפט הנאותות והשלמו ת של ├𝐻𝑃𝐶 = ├𝐶𝑃𝐿 :HPC .1 נאותות .𝑇├𝐻𝑃𝐶 𝜑 ⇒ 𝑇├𝐶𝑃𝐿 𝜑 :כלומר :אם 𝜑 יכיחה מ T-ב ,HPC-אז כל השמה של Tהיא גם השמה של 𝜑. .2 שלמות .𝑇├𝐶𝑃𝐿 𝜑 ⇒ 𝑇├𝐻𝑃𝐶 𝜑 :כלומר :אם כל השמה של Tהיא גם השמה של 𝜑 ,אז 𝜑 יכיחה מ T-ב.HPC- הגדרת הצבה: תהי 𝜑 נוסחה כלשהי p ,פסוק אטומי ו A -נוסחה .אז: 𝐴, 𝑝=𝜑 𝜑, 𝑝 ≠ 𝑞 𝜑 = 𝑞, = 𝑝𝜑 𝐴/ ¬𝜓 𝐴/𝑝 , 𝜓¬ = 𝜑 ⋁ 𝜓1 𝐴/𝑝 ∗ 𝜓2 𝐴/𝑝 , 𝜑 = 𝜓1 ∗ 𝜓2 ,∗∈ →, ⋀, באותו אופן תוגדר הצבה סימולטנית } 𝑛𝑝.𝜑{𝐴1 /𝑝1 , … , 𝐴𝑛 / משפט ההצבה : .1 עבור נוסחאות : תהי 𝜑 נוסחה 𝑞1 , … , 𝑞𝑛 ,פסוקים אטומים שונים זה מזה 𝐴1 , … , 𝐴𝑛 ,נוסחאות (לא בהכרח שונות ) ,תהי 𝑣′ההשמה המוגדרת באופן הבא : 𝑖𝑞 = 𝑝 𝑣 𝐴𝑖 , 𝑤𝑣 𝑝 , 𝑜/ = 𝑝 𝑣′ מתקיים.𝑣 ′ 𝜑 = 𝑣(𝜑 𝐴1 /𝑞1 , … , 𝐴𝑛 /𝑞𝑛 ) : .2 עבור ש"ע: יהיו 𝑛𝑥 𝑥1 , … ,משתנים שונים 𝑠1 , … , 𝑠𝑛 ,ש"ע v ,השמה ו t-ש"ע .אז: ] 𝑛𝑥𝑡 = 𝑣[𝑡 𝑠1 /𝑥1 , … , 𝑠𝑛 / 𝑛𝑠 𝑣 ≔ 𝑛𝑥 𝑣 𝑥1 ≔ 𝑣 𝑠1 , … , משפט ההחלפה : .1 .2 עבור נוסחאות :יהיו 𝑠1 , 𝑠2ש"ע חופשיים להצבה במקום 𝑥 ב 𝜑-ו .𝑣 𝑠1 = 𝑣[𝑠2 ]-אז.𝑀, 𝑣 ⊨ 𝜑 𝑠1 /𝑥 ⇔ 𝑀, 𝑣 ⊨ 𝜑{𝑠2 /𝑥} : עבור ש"ע :עבור 𝑡 𝑠1 , 𝑠2 ,ש"ע v ,השמה ,אם ] 𝑣 𝑠1 = 𝑣[𝑠2אז ] 𝑥= 𝑣[𝑡 𝑠2 / 𝑥.𝑣 𝑡 𝑠1 / הגדרה אינדוקטיבית ל:𝑇├𝐻𝑃𝐶 𝐴 - א .אם 𝑇 ∈ 𝐴 אז 𝐴 𝐶𝑃𝐻├𝑇. ב. אם 𝐴 אינסטנציה של אקסיומה ב ,HPC -אז 𝐴 𝐶𝑃𝐻├𝑇. ג. אם 𝐵 𝐶𝑃𝐻├𝑇 ו 𝐵├𝐻𝑃𝐶 𝐴-אז 𝐴 𝐶𝑃𝐻├𝑇. משפט הדדוקציה של :HPC 𝐵 𝐶𝑃𝐻├ 𝐴 ⋃𝑇 ⇔ 𝐵 → 𝐴 𝐶𝑃𝐻├𝑇 .לזכור שההוכחה שלו מתבססת רק על 𝑃𝑀 , 𝐼1 , 𝐼2 ,במקרה של תרגיל בו מקבלים מערכת שונה מ.HPC - הכללה :משפט הדדוקציה יהיה נכון לכל מערכת נוסח הילברט עבור שפת תחשיב הפסוקים הקלאסי ,אם MPהוא כלל ההיסק היחיד ואם כל האינסטנציות ש ל 𝐼1, 𝐼2יכיחות במערכת . מערכת :HPI לוגיקה פסוקית אינטואיציוניסטית המתקבלת ממערכת HPCע"י החלפת 𝐴 → 𝐴¬¬ 𝑁2.בכלל .𝑁2′ . ¬𝐴 → (𝐴 → 𝐵) :משפט הדדוקציה נכון ב- HPIלמרות שלא כל טאוטולוגיה ב HPC -יכיחה ב .HPI-למשל. 𝐴 → 𝐵 → 𝐴 → 𝐴 : הקבלה של CPLו:HPC- 𝑳𝑷𝑪├ 𝑪𝑷𝑯├ טאוטולוגיה נביעה לוגית סיפוק משפט של ( HPCניתן להוכחה ללא הנחות ) יכיחות קונסיסטנטיות משפט הדדוקציה קומפקטיות :אם יש יכיחות אז יש סדרת קומפקטיות :אם יש נביעה אז יש נביעה הוכחה באורך סופי מתת קבוצה סופית קונסיסטנטיות ב:HPC - תורה Tהיא קונסיסטנטית ב HPC -אם לא קיימת נוסחה Aכך ש 𝑇├𝐻𝑃𝐶 𝐴-וגם 𝐴¬ 𝐶𝑃𝐻├𝑇. טענה :תורה Tהיא קונסיסטנטית אמ "מ קיים פסוק Aכך ש( 𝑇├𝐻𝑃𝐶 𝐴-כלומר Tאינה תורה טרוויאלית ). משפט השלמות נוסח ב ': תורה Tהיא ספיקה (ב )CPL-אמ"מ היא קונסיסטנטית ב.HPC - 4 לוגיקה למדמ"ח ,סמסטר ב' 2009 אריאל סטולרמן משפט הקומפקטיות ב:CPL - נוסח א' :אם 𝐴 𝐿𝑃𝐶├𝑇 אז קיימת קבוצה חלקית סופית 𝑇 ⊆ 𝛤 כך ש.𝛤├𝐶𝑃𝐿 𝐴- נוסח ב' :תורה Tהיא ספיקה אמ "מ כל 𝑇 ⊆ Γסופית שלה היא ספיקה . מערכת דדוקציה טבעית – :NDC אקסיומה ,𝛤 ⇒ 𝐴 :כאשר 𝛤 ∈ 𝐴. כללי סילוק (קשרים למעלה) 𝐵⋀𝐴 ⇒ 𝛤 𝐵⋀𝐴 ⇒ 𝛤 𝐸⋀ , 𝐴⇒𝛤 𝐵⇒𝛤 𝐵 → 𝐴 ⇒ 𝛤1 ⇒ 𝐴 𝛤2 𝐸→ 𝐵 ⇒ 𝛤1 ⋃𝛤2 𝐶 ⇒ 𝛤1 ⇒ 𝐴⋁𝐵 𝐴 ⋃𝛤2 ⇒ 𝐶 𝐵 ⋃𝛤3 𝐶 ⇒ 𝛤1 ⋃𝛤2 ⋃𝛤3 𝐴¬¬ ⇒ 𝛤 𝐸¬ 𝐴⇒𝛤 כללי הכנסה (קשרים למטה) 𝐵 ⇒ 𝛤1 ⇒ 𝐴 𝛤2 𝐼⋀ 𝐵⋀𝐴 ⇒ 𝛤1 ⋃𝛤2 𝐵 ⇒ 𝐴 ⋃𝛤 𝐼→ 𝐵→𝐴⇒𝛤 𝐴⇒𝛤 𝐵⇒𝛤 𝐼⋁ , 𝐵⋁𝐴 ⇒ 𝛤 𝐵⋁𝐴 ⇒ 𝛤 𝐵¬ ⇒ 𝐴 ⋃𝛤1 ⇒ 𝐵 𝐴 ⋃𝛤2 𝐼¬ 𝐴¬ ⇒ 𝛤1 ⋃𝛤2 𝐸⋁ כללי שלילה נוספים: 𝐴⋁𝐴¬ ⇒ 𝛤 (לא תקף בלוגיקה אינטואיציוניסטית ) 𝐴¬⇒ 𝛤1 ⇒𝐴 𝛤2 𝐵⇒ 𝛤1 ⋃𝛤2 𝐵¬⇒ 𝛤1 ⇒¬𝐴 𝛤2 𝐵⋁𝐴 ¬⇒ 𝛤1 ⋃𝛤2 𝐵⋁𝐴⇒ 𝛤1 ⇒¬𝐴 𝛤2 𝐵⇒ 𝛤1 ⋃𝛤2 מערכת :NDI מתקבלת ממערכת NDCע"י החלפת הכלל 𝐴¬¬⇒𝛤 𝐴⇒𝛤 בכלל 𝐴¬⇒ 𝛤1 ⇒𝐴 𝛤2 𝐵⇒ 𝛤1 ⋃𝛤2 . סקוונט: 𝐴 ⇒ 𝛤 הוא סקוונט ,כאשר Aנוסחה ו 𝛤 -קבוצה סופית של נוסחאות . יחס הנביעה 𝐶𝐷𝑁├: נאמר ש 𝑇├𝑁𝐷𝐶 𝐴-אם קיימת 𝑇 ⊆ 𝛤 סופית כך שהסקוונט 𝐴 ⇒ 𝛤 יכיח ב ,NDC-או בקיצור 𝐴 ⇒ 𝛤 𝐶𝐷𝑁├ .נשים לב לרמות השפה השונות : מטה-שפה… ├ … : שפת סקוונטים⇒ : שפת תחשיב הפסוקים⋀, ⋁, → : יכיחות ב NDC-מראים ע"י בניית הוכחה המתחילה תמיד באקסיומות והנחות . 𝐶𝐷𝑁├ ├𝑁𝐷𝐼 ,הם יחסי נביעה ,כלומר מקיימים רפלקסיביות ,מונוטוניות וטרנזיטיביות כמוגדר קודם. משפט התקפות והשלמות ב├𝐶𝑃𝐿 = ├𝑁𝐷𝐶 :NDC- .1 תקפות :אם 𝐴 𝐶𝐷𝑁├𝑇 אז 𝐴 𝐿𝑃𝐶├𝑇 .כלומר :אם ל A-הוכחה מ T-ב NDC-אז השמה המספקת את Tמספקת גם את .A .2 שלמות :אם 𝐴 𝐿𝑃𝐶├𝑇 אז 𝐴 𝐶𝐷𝑁├𝑇 .כלומר :אם כל השמה המספקת את Tמספקת גם את ,Aאז ל A-הוכחה ב NDC-מ.T- מתקיים├𝑯𝑷𝑰 = ├𝑵𝑫𝑰 ,├𝑪𝑷𝑳 = ├𝑵𝑫𝑪 = ├𝑯𝑷𝑪 : כדי להראות ש 𝑇├𝐻𝑃𝐶 𝐴-גורר 𝐴 𝐶𝐷𝑁├𝑇 :מניחים 𝐴 𝐶𝑃𝐻├𝑇 ולכן 𝐴 𝐶𝑃𝐻├𝛤 (𝑇 ⊆ 𝛤 סופית) .מראים 𝐴 ⇒ 𝛤 𝐶𝐷𝑁├ באינדוקציה על הוכחה ב,HPC - תוך שימוש בכללים של :NDC 𝛤 ⇒ 𝐴 :𝐴 ∈ 𝛤 אקסיומה של .NDC A אקסיומה של :HPCמראים לכל אקסיומה של HPCהוכחה ב.)├𝑁𝐷𝐶 ⇒ 𝐴( NDC- נניח ש A -מוסק ע "י MPמ 𝐵, 𝐵 → 𝐴-ב ,HPC-כלומר 𝐵 𝐶𝑃𝐻├𝛤 ו ,𝛤├𝐻𝑃𝐶 𝐵 → 𝐴-ועליהן מוחלת הנחת האינדוקציה .מ├𝑁𝐷𝐶 𝛤 ⇒ :(→ 𝐸)- 𝐴. באותו אופן לכיוון השני :מניחים 𝐴 𝐶𝐷𝑁├𝑇 ,ולכן 𝐴 𝐶𝐷𝑁├𝛤 (𝑇 ⊆ 𝛤 סופית) ,ומראים הוכחה ב HPC -באינדקוציה על מבנה הוכחה בA( NDC - אקסיומה של NDCהמקרה המהיר ,ועבור כל כלל ב NDC-מהצורה 𝐴⇒𝛤 𝐵⇒𝛤 להראות 𝐴 𝐶𝑃𝐻├𝛤 גורר 𝐵 𝐶𝑃𝐻├𝛤). 5 לוגיקה למדמ"ח ,סמסטר ב' 2009 אריאל סטולרמן שקילויות לוגיות : Aו B-יהיו שקולות לוגית ,יסומן 𝐵 ≡ 𝐴 ,אם לכל השמה 𝑣 מתקיים )𝐵(𝑣 = 𝐴 𝑣 .שקילויות חשובות :מצורף בסוף . למה ├𝐶𝑃𝐿 𝐴 ↔ 𝐵 :אמ"מ 𝐵 ≡ 𝐴. משפט הצבת אקוויוולנטים: אם 𝐵 ≡ 𝐴 אז לכל נוסחה 𝜑 ופסוק אטומי pמתקיים .𝜑 𝐴/𝑝 ≡ 𝜑{𝐵/𝑝} :ולכן: אם 𝐵 ↔ 𝐴 𝐿𝑃𝐶├𝑇 אז }𝑝( 𝑇├𝐶𝑃𝐿 𝜑 𝐴/𝑝 ↔ 𝜑{𝐵/חיזוק.)𝐴 ↔ 𝐵├𝐶𝑃𝐿 𝜑 𝐴/𝑝 ↔ 𝜑{𝐵/𝑝} : צורת :Negation Normal Form – NNFפסוק 𝜑 נמצא ב NNF-אם כל הופעה (אם בכלל) של קשר שלילה ב 𝜑 -היא רק לפני פסוקים אטומיים . צורת :Disjunctive Normal Form – DNFצורה דיסיונקטיבית נורמלית – )⋁ … ⋁(⋀)⋁ … ⋁(... צורת :Connuctive Normal Form – CNFצורה קוניוקטיבית נורמלית – )⋀ … ⋀(⋁)⋀ … ⋀(... ליטרל :פסוק אטומי או שלילתו (… 𝑞¬ .)𝑝, מתקיים.𝐷𝑁𝐹, 𝐶𝑁𝐹 ⊆ 𝑁𝑁𝐹 : דרך נוחה להגיע לצורת CNFשל נוסחה 𝜑 :להגיע לנוסחת DNFשל 𝜑¬ (קל יותר ) ,ואז להכניס את ה ¬ -פנימה ולהפוך את הנוסחה לצורת .CNF דרך נוספת אפשרית היא לכתוב את טבלת האמת של 𝜑 עם כל הפסוקים האטומיים ,ולמצוא כמו במבנה מחשבים )DNF( POSאו .)CNF( SOP הגדרת }𝑓 → {𝑡, 𝑛 → 𝑝 𝑓 :𝑔𝜑 : 𝑡, עבור 𝜑 נוסחה 𝑝1 , … , 𝑝𝑛 ,נוסחאות אטומיות (משתנים עבור נוסחאות אטומיות ) הכוללות את כל הנוסחאות האטומיות המופיעות ב ,𝜑 -הפונקציה }𝑓 → {𝑡, 𝑛 → → 𝑝 𝑝 𝑓 𝑔𝜑 : 𝑡,מוגדרת ,𝑔𝜑 𝑥1 , … , 𝑥𝑛 = 𝑣(𝜑) :כאשר ) 𝑛𝑝(𝑣 = 𝑛𝑥 .𝑥1 = 𝑣 𝑝1 , … ,בעצם פונקציה זו מחזירה את השמת 𝑛𝑥 𝑥1 , … , → .הוקטור מכתיב את סדר ההופעה בטבלת האמת (המקבלים ערך tאו )fכערכים ל 𝑣 𝑝1 , … , 𝑣(𝑝𝑛 ) -בהתאמה ,כאשר > 𝑛𝑝 𝑝 =< 𝑝1 , … , , ולפיכך את פרמוטצית תוצאות הפונקציה . טענה: לכל }𝑓 → {𝑡, 𝑛 → 𝑝 𝑓 𝑓: 𝑡,קיימת נוסחה 𝜑 ופסוקים אטומיים 𝑛𝑝 𝑝1 , … ,כך ש.𝑓 = 𝑔𝜑 - לוגיקה רב ערכית: 1 השמות מחזירות יותר משני ערכים אופציונלים .למשל ,בלוגיקה התלת ערכית של קליני ,ישנם הערכים } ,{0, , 1כאשר לקשרים מוגדרות פונ ' 2 1 𝐿𝐾├𝑇 אם כל השמה חוקית הנותנת ל( 𝑇 -כל פסוק בה ) ערך אמת חדשות בהתאם לערכים אלו .לפי הלוגיקה הרב ערכית של קליני ,נגדיר𝜑 : ,1 1 2 𝐿𝐾├. מהקבוצה } ,{1עושה זאת גם ל .A-באותה מידה ניתן להגדיר לוגיקה רב ערכית :M השלישיה > 𝑂 < 𝑉, 𝐷,כאשר: Vקבוצת ערכי אמת כך ש. 𝑉 ≥ 2 , 0,1 ⊆ 𝑉 - Dקבוצה חלקית ממש ולא ריקה של ערכי אמת "מצויינים" כך ש.1 ∈ 𝐷, 0 ∉ 𝐷 - Oקבוצה של טבלאות אמת לכל אחד מהקשרים בשפה . מודל :השמה vמהווה מודל לפסוק Aאם 𝐷 ∈ 𝐴 𝑣. נביעה 𝑇├𝑀 𝜑 :אם כל -Mמודל של Tהוא -Mמודל של 𝜑. הלוגיקה התלת ערכית של גדל ( 𝑙𝑒𝑑:)𝐺ö 𝑎¬ 1 0 0 a 1 1 2 0 𝑏 ≤ 𝑎 1, 𝑏 > 𝑎 𝑏, =𝑏→𝑎 𝑏 𝑎⋁𝑏 = 𝑚𝑎𝑥 𝑎, 𝑛𝑖𝑚 = 𝑏⋀𝑎 }𝑏 {𝑎, הלוגיקה הרב -ערכית של גדל מוגדרת באותו אופן כמו התלת ערכית .זו לוגיקה מסוג ,Fuzzy Logicבניגוד לקלאסית .כל משפט של ,HPIבפרט כל האקסיומות של HPIהן טאוטולוגיות בלוגיקה התלת -ערכית של גדל .אקסיומה ) (𝑁2מ HPC-אינה טאוטולוגיה בלוגיקה זו . 6 לוגיקה למדמ"ח ,סמסטר ב' 2009 חלק שני :תחשיב הפרדיקטים /לוגיקה קלאסית מסדר ראשון :FOL - שינויים עיקריים מתחשיב הפסוקים הקלאסי : פירוט נוסף לגבי מבנה נוסחאות אטומיות . שימוש בכמתים.∀, ∃ : שפות מסדר ראשון : המשותף לכל השפות מסדר ראשון : א .משתנים .𝑣0 , 𝑣1 , 𝑣2 , 𝑣3 , … :במטה שפה יסומנו .𝑥, 𝑦, 𝑧 : ב. קשרים.→, ⋀, ⋁, ¬ : ג. כמתים.∀, ∃ : ד. סוגריים ופסיק."," ,")" ,"(" : סיגנטורה :לכל שפה מסדר ראשון Lיש סיגנטורה 𝐿𝜎 המגדירה אותה ,היכולה לכלול: א .קבועים.𝑐0 , 𝑐1 , 𝑐2 , … : ב. ג. סימני פונקציה עם arityכלשהו (חד-מקומי ,דו-מקומי .)...סימון k - 𝑓𝑘𝑛 :אינדקס הפונקציה n ,ה.arity- סימני יחס עם arityכלשהו .לפחות סימן יחס אחד ! .סימון: 𝑛𝑘𝑃. אם 𝐿𝜎 סיגנטורה ,אז Lהיא השפה המושרית על ידה. בשפות מסדר ראשון יש שתי קטגוריות לשוניות עיקריות: א .שמות עצם( 𝜄 :איוטה). ב. נוסחאות (לא פסוקים!)( 𝑜 :אומיקרון ). קבוצת שמות העצם של Lבהינתן 𝐿𝜎: א .כל קבוע ב 𝜎 -הוא ש"ע ב.𝐿(𝜎)- ב. ג. כל משתנה הוא ש"ע ב.𝐿(𝜎)- 𝑛 אם 𝜄 → 𝜄 𝑓:סימן פונקציה -nמקומית של 𝜎 𝑡1 , … , 𝑡𝑛 ,ש"ע ,אז ) 𝑛𝑡 𝑓(𝑡1 , … ,גם ש"ע ב.𝐿(𝜎)- קבוצת הנוסחאות של )𝜎(𝐿 בהינתן 𝜎: 𝑛 א .נוסחאות אטומיות :אם 𝑜 → 𝜄 𝑃:סימן יחס ב 𝑡1 , … , 𝑡𝑛 ,𝜎 -ש"ע ב ,𝐿(𝜎)-אז ) 𝑛𝑡 𝑃(𝑡1 , … ,נוסחה של )𝜎(𝐿. ב. אם 𝜓 𝜑,נוסחאות אז גם 𝜓⋁𝜑 ¬𝜑, 𝜑 → 𝜓, 𝜑⋀𝜓,נוסחאות ב.𝐿(𝜎) - ג. אם 𝜑 נוסחה ו 𝑥 -משתנה אז 𝜑𝑥∀ ו ∃𝑥𝜑-נוסחאות ב.𝐿(𝜎) - קבוצת המשתנים החופשיים : ]𝐸[𝑣𝐹 היא קבוצת המשתנים החופשיים ב:E - לקבוע ( cסימון לקבוע במטה -שפה).𝐹𝑣 𝑐 = ∅ : למשתנה 𝑥.𝐹𝑣 𝑥 = 𝑥 : לסימן פונקציה 𝑡1 , … , 𝑡𝑛 ,fש"ע= ⋃𝑛𝑖=1 𝐹𝑣[𝑡𝑖 ] : 𝑛𝑡 .𝐹𝑣 𝑓 𝑡1 , … , לסימן יחס 𝑃 וש"ע כמוגדר לעיל= ⋃𝑛𝑖=1 𝐹𝑣[𝑡𝑖 ] : 𝑛𝑡 .𝐹𝑣 𝑃 𝑡1 , … , }⋁ .𝐹𝑣 ¬𝜑 = 𝐹𝑣 𝜑 , 𝐹𝑣 𝜑 ∗ 𝜓 = 𝐹𝑣 𝜑 ⋃𝐹𝑣 𝜓 ,∗∈ {→, ⋀, }𝑥{\ 𝜑 𝑣𝐹 = 𝜑𝑥∃ 𝑣𝐹 = 𝜑𝑥∀ 𝑣𝐹 (כי 𝑥 אינו חופשי בנוסחאות אלו ). מבנה Mעבור 𝜎 ()𝜎(𝐿): מבנה > 𝐼 𝑀 =< 𝐷,מוגדר: א :D .תחום המבנה ,קבוצה לא ריקה . ב. Iפונקציית פירוש שתחומה 𝜎 ,ומקיימת: 𝐷 ∈ 𝑐 𝐼 לכל קבוע cשל 𝜎. 𝐷 → 𝑛𝐷 ∈ 𝑓 𝐼 לכל סימן פונקציה -n fמקומי של 𝜎 .סימון.𝑓 𝐼 : 𝑛 𝐼 𝐷 ⊆ 𝑃 𝐼 לכל סימן יחס -n Pמקומי של 𝜎 .סימון.𝑃 : אריאל סטולרמן 7 לוגיקה למדמ"ח ,סמסטר ב' 2009 אריאל סטולרמן הסימונים ] …[𝐼 הם סימונים במטה -שפה (כמו גם 𝐼𝑃 .)𝑓 𝐼 , השמה :v יהי > 𝐼 𝑀 =< 𝐷,מבנה כלשהו לשפה Lמסדר ראשון .השמה ב L-היא פונ' 𝐷 → … ( 𝑣: 𝑣0 , 𝑣1 ,מקבוצת המשתנים אל התחום של .)M יחס הנכונות 𝑡⊨: יחס בין נוסחאות בשפה Lוזוגות סדורים > 𝑣 < 𝑀,של מבנה לשפה Lוהשמה במבנה זה ,מוגדר באופן הבא : א 𝑀, 𝑣 ⊨ 𝑃(𝑡1 , … , 𝑡𝑛 ) .אמ"מ ]𝑃[𝐼 ∈> 𝑛𝑡 𝑣 ,< 𝑣 𝑡1 , … ,כאשר ]𝑡[𝑣 מוגדר באופן הבא : ב. אם tקבוע אז ]𝑡[𝐼 = 𝑡 𝑣. אם tמשתנה אז ]𝑡[𝑣 כבר מוגדר. אם ) 𝑘𝑠 𝑡 = 𝑓(𝑠1 , … ,כאשר fסימן פונקציה -kמקומי ו 𝑠1 , … , 𝑠𝑘 -ש"ע ,אז 𝑘𝑠 𝑣 𝑣 𝑡 = 𝐼 𝑓 𝑣 𝑠1 , … , הגדרת עזר 𝑣′ :היא 𝑥-וריאנט של 𝑣 אם ]𝑦[𝑣 = 𝑦 𝑣 ′לכל 𝑥 ≠ 𝑦 (אולי גם ל .)𝑦 = 𝑥-מתקיים: 𝜑¬ ⊨ 𝑣 𝑀,אמ"מ 𝜑 ⊨ 𝑣 .𝑀, 𝜓⋀𝜑 ⊨ 𝑣 𝑀,אמ"מ 𝜑 ⊨ 𝑣 𝑀,וגם 𝜓 ⊨ 𝑣 .𝑀, 𝜓⋁𝜑 ⊨ 𝑣 𝑀,אמ"מ 𝜑 ⊨ 𝑣 𝑀,או 𝜓 ⊨ 𝑣 .𝑀, 𝜓 → 𝜑 ⊨ 𝑣 𝑀,אמ"מ 𝜑¬ ⊨ 𝑣 𝑀,או 𝜓 ⊨ 𝑣 .𝑀, 𝜑𝑥∀ ⊨ 𝑣 𝑀,אמ"מ לכל 𝑣′שהיא 𝑥-וריאנט של 𝑣 מתקיים 𝜑 ⊨ 𝑣 .𝑀, 𝜑𝑥∃ ⊨ 𝑣 𝑀,אמ"מ קיימת 𝑣′שהיא 𝑥-וריאנט של 𝑣 כך ש.𝑀, 𝑣 ⊨ 𝜑- מופע חופשי/קשור של משתנה בנו סחה: כל משתנה בנוסחה יכול להיות בעל מופעים קשורים ו בעל מופעים חופשיים . .1 שמות עצם :כל הופעה של משתנה בש "ע הוא חופשי במסגרת אותו ש "ע .אם ∅ = 𝑡 𝑣𝐹 אז tהוא ש"ע סגור. .2 נוסחאות: כל משתנה המופיע בנוסחה אטומית הוא חופשי בכל מופע שלו בנוסחה . כל מופע חופשי/קשור של משתנה ב 𝜑 -או ב 𝜓-הוא גם מופע חופשי/קשור של אותו משתנה ב ¬𝜑, 𝜑 ∗ 𝜓 -ולהיפך. מופע חופשי של משתנה 𝑥 בנוסחה 𝜑𝑦∃ ∀/הוא מופע חופשי שלו ב 𝜑 -אלא אם 𝑥 = 𝑦 ,ואז הוא מופע קשור . פסוק: נוסחה ללא משתנים חופשיים ,כלומר 𝜑 פסוק אם ∅ = 𝜑 𝑣𝐹. למה: אם ]𝑥[ 𝑣1 𝑥 = 𝑣2לכל ]𝜑[𝑣𝐹 ∈ 𝑥 ,אז 𝜑 ⊨ 𝑀, 𝑣1אמ"מ 𝜑 ⊨ .𝑀, 𝑣2 למת עזר :אם ]𝑥[ 𝑣1 𝑥 = 𝑣2לכל ]𝑡[𝑣𝐹 ∈ 𝑥 כאשר tש"ע ,אז ]𝑡[ .𝑣1 𝑡 = 𝑣2 תקפות: 𝑣 נוסחה 𝜑 נקראת תקפה במבנה ,Mיסומן 𝜑 ⊨ 𝑀 או פשוט 𝜑 ⊨ 𝑀 ,אם לכל השמה vבמבנה Mמתקיים.𝑀, 𝑣 ⊨ 𝜑 : תקפות לוגית: נוסחה 𝜑 תקפה לוגית אם לכל מבנה Mולכל השמה vבאותו מבנה מתקיים 𝜑 ⊨ 𝑣 .𝑀, מודל: .1 .2 > 𝑣 < 𝑀,הוא -tמודל של 𝜑 אם 𝜑 𝑡⊨ 𝑣 ,𝑀,כלומר 𝜑 נכונה ב.< 𝑀, 𝑣 >- 𝑣 Mהוא -vמודל של 𝜑 אם 𝜑 ⊨ 𝑀 ,כלומר 𝜑 תקפה ב.M- הערה חשובה: אמנם עבור > 𝑣 < 𝑀,מתקיים 𝜑¬ ⊨ 𝑣 𝑀,אמ"מ 𝜑 ⊨ 𝑣 ,𝑀,וגם 𝜓⋁𝜑 ⊨ 𝑣 𝑀,אמ"מ 𝜑 ⊨ 𝑣 𝑀,וגם 𝜓 ⊨ 𝑣 ,𝑀,אך אין זה נכון עבור -vמודל. למשל עבור )𝑦 = 𝑥( ≔ 𝜑 .מתקיים )𝑦 = 𝑥( ⊨ ( ℕקיימת השמה הנותנת ל- 𝑦 𝑥,ערכים שונים ) וגם )𝑦 = 𝑥(¬ ⊨ .ℕאו למשל : מתקיים )𝑦 = 𝑥(⋁ 𝑦 = 𝑥 ¬ ⊨ ,ℕאך לא מתקיים ש ℕ ⊨ ¬(𝑥 = 𝑦)-או )𝑦 = 𝑥( ⊨ .ℕזאת כיוון שנדרשים לסיפוק עם כל השמה 𝑣 ב.M- מתי זה נכון :כאשר 𝜑 פסוק (ואז 𝑣⊨⇔ 𝑡⊨). יחס ה-t-נביעה :├𝑡𝐹𝑂𝐿 - נוסחה 𝜑 -tנובעת מתורה Tבלוגיקה מסדר ראשון ,נסמן 𝜑 𝐿𝑂𝐹𝑡├𝑇 ,אם כל -tמודל של Tהוא גם -tמודל של 𝜑 .כלומר אם 𝑇 ⊨ 𝑣 𝑀,אז 𝜑 ⊨ 𝑣 .𝑀, 8 לוגיקה למדמ"ח ,סמסטר ב' 2009 אריאל סטולרמן יחס ה-v-נביעה :├𝑣𝐹𝑂𝐿 - נוסחה 𝜑 -vנובעת מתורה Tבלוגיקה מסדר ראשון ,נסמן 𝜑 𝐿𝑂𝐹𝑣├𝑇 ,אם כל -vמודל של Tהוא גם -vמודל של 𝜑 .כלומר אם 𝑇 ⊨ 𝑀 אז 𝜑 ⊨ 𝑀. עובדות חשובות: .1 אם 𝜑 𝐿𝑂𝐹𝑡├𝑇 אז .2 מתי זה כן נכון הפוך :כאשר Tמורכבת מפסוקים בלבד. .3 כלל ההכללה נכון עבור -vנביעה ,כלומר ,𝜑├𝑣𝐹𝑂𝐿 ∀𝑥𝜑 :אך לא עבור -tנביעה .הכיוון השני כן מתקיים גם ל-t-נביעה: 𝜑 𝐿𝑂𝐹𝑣├𝑇. ההיפך אינו נכון ! 𝑡.∀𝑥𝜑├𝑣, 𝜑 𝐿𝑂𝐹 לכן מבחינת -vנביעה אין הבדל בין 𝜑 ו.∀𝑥𝜑- סגור של נוסחה: סגור של נוסחה 𝜑 ,מסומן 𝜑∀ ,הוא פסוק (לא יחיד ) מהצורה 𝜑 𝑛𝑥∀ … ∀𝑥1כאשר } 𝑛𝑥 .𝐹𝑣 𝜑 ⊆ {𝑥1 , … ,ישנה שקילות בין כל הסגורים של כל נוסחה 𝜑 הן מבחינת -tנביעה והן מבחינת -vנביעה (לפי העובדה האחרונה ) .כמו כן עבור -vנביעה 𝜑├𝑣𝐹𝑂𝐿 ∀𝜑 :וגם 𝜑 𝐿𝑂𝐹𝑣├𝜑∀. אם Tתורה ,נסמן 𝑇∀ את תורת הסגורים של כל נוסחה ב.T - מסקנה: אם Tתורה ו 𝜑 -נוסחה אז 𝜑 𝐿𝑂𝐹𝑣├𝑇 אמ"מ 𝜑 𝐿𝑂𝐹𝑣├𝑇∀ (כיוון של T-ול ∀𝑇 -אותם -vמודלים) אמ"מ 𝜑 𝐿𝑂𝐹𝑡├𝑇∀ (כיוון ש ∀𝑇 -תורה של פסוקים ). ניתן להפוך נוסחה לפסוק ע "י הצבת קבועים חדשים } 𝑖𝑑{ במקום המשתנים המופיעי ם ב 𝑇, 𝜑 -ולקבל :אם } 𝑖𝑥 𝑇 𝑑𝑖 /𝑥𝑖 ├𝑡𝐹𝑂𝐿 𝜑{𝑑𝑖 /אז 𝜑 𝐿𝑂𝐹𝑡├𝑇. משפט הדדוקציה עבור :FOL עבור -tנביעה 𝑇⋃ 𝐴 ├𝑡𝐹𝑂𝐿 𝐵 :אמ"מ 𝐵 → 𝐴 𝐿𝑂𝐹𝑡├𝑇. עבור -vנביעה לא מתקיים משפט הדדוקציה ,אלא אם Aפסוק .למשל ,𝑝 𝑥 ├𝑣𝐹𝑂𝐿 ∀𝑥𝑝(𝑥) :אבל )𝑥(𝑝𝑥∀ → 𝑥 𝑝 𝐿𝑂𝐹𝑣├. סימון:𝜑{𝑡/𝑥} : סימון זה מייצג את הנוסחה המתקבלת מהחלפת המופעים החופשיים של 𝑥 ב 𝜑-בש"ע .t ש"ע tחופשי להצבה :במקום 𝑥 ב 𝜑-אם שום משתנה חופשי של tאינו הופך להיות קשור בעקבות ההצבה . 𝑥 ≠ 𝑦𝑣 𝑦 , אם 𝑣 השמה אז 𝑡 𝑣 ≔ 𝑥 𝑣 = 𝑤 היא השמה חדשה שבה : 𝑥=𝑦𝑣 𝑡 , = 𝑦 𝑤. משפט ההחלפה: .1 .2 עבור ש"ע :יהיו 𝑡 𝑠1 , 𝑠2 ,ש"ע ו 𝑥-משתנה .אם ] 𝑣 𝑠1 = 𝑣[𝑠2אז ] 𝑥 = 𝑣[𝑡 𝑠2 / עבור נוסחאות : יהיו 𝑠1 , 𝑠2 ש " ע, A נוסחה ו- 𝑥 משתנה. 𝑥 .𝑣 𝑡 𝑠1 /הוכחה באינדוקציה על מבנה ש"ע .t לכל השמה המקיימת ] 𝑣 𝑠1 = 𝑣[𝑠2 מתקיים: 𝑥 .𝑀, 𝑣 ⊨ 𝐴 𝑠1 /𝑥 ⇔ 𝑀, 𝑣 ⊨ 𝐴 𝑠2 /הוכחה באינדוקציה על מבנה נוסחה .A משפט ההצבה : .1 עבור ש"ע :אם 𝑡 ≔ 𝑥 𝑣 = 𝑤 ו s-ש"ע ,אז ] 𝑥.𝑤 𝑠 = 𝑣[𝑠 𝑡/ .2 עבור נוסחאות :אם 𝑡 𝑣 ≔ 𝑥 𝑣 = 𝑤 ו 𝜑-נוסחה ,אז 𝜑 ⊨ 𝑤 𝑀,אמ"מ }𝑥 ,𝑀, 𝑣 ⊨ 𝜑{𝑡/ובלבד ש t-חופשי להצבה במקום 𝑥 ב.𝜑- מסקנה: }𝑥𝜑├𝑣𝐹𝑂𝐿 𝜑{𝑡/ ובלבד ש t-חופשי להצבה במקום 𝑥 ב.𝜑- סיכום תכונות נביעה – tמול :v t מתקיים תכונה 𝜑 ⊨⇔ 𝜑¬ ⊨ 𝜓 ⊨ 𝑟𝑜 𝜑 ⊨⇔ 𝜓⋁𝜑 ⊨ 𝐵 → 𝐴├𝑇 v לא מתקיים .דוגמאℕ ⊨ 𝑥 = 1 , ℕ ⊨ (𝑥 ≠ 1) : סגור של נוסחה :∀𝜑 - ∀𝜑├𝜑 .1 𝜑├∀𝜑 .2 גרירת נביעה אחת מהשניה מתקיים𝑇├𝑡𝐹𝑂𝐿 𝜑 ⇒ 𝑇├𝑣𝐹𝑂𝐿 𝜑 : כלל ההכללה∀𝑥𝜑├𝜑 : כיוון שני𝜑├∀𝑥𝜑 : משפט הדדוקציה: מתקיים לא מתקיים :אותו דוגמא של הסגור מתקיים לא מתקיים :למעט כאשר Aפסוק. כלל ההצבה𝜑├𝜑{𝑡/𝑥} : גרירת ספיקות מאחד לשני לא מתקיים .למשל𝑥 ≠ 𝑡 ├𝑡𝐹𝑂𝐿 (𝑡 ≠ 𝑡) : לא מתקיים :למעט כאשר Tמורכבת מפסוקים מתקיים מתקיים :אם -v Tספיקה אז -t Tספיקה .1 .2 מתקיים. לא מתקיים .למשל𝑥 = 1 ├𝑡𝐹𝑂𝐿 ∀𝑥(𝑥 = 1) : .1 .2 מתקיים מתקיים לא מתקיים ,𝑇├𝑣𝐹𝑂𝐿 𝜑 ⇒ 𝑇├𝑡𝐹𝑂𝐿 𝜑 :למעט כאשר T מורכבת מ פסוקים בלבד. מתקיים מתקיים 9 לוגיקה למדמ"ח ,סמסטר ב' 2009 אריאל סטולרמן טענה: תהי 𝜑 טאוטולוגיה .תורה Tספיקה אמ"מ 𝜑¬ ├𝑇 (נכון גם לגבי vוגם לגבי .)t מערכת נוסח הילברט עבור :HFOL – FOL אקסיומות: .1 כל האיסטנציות של אקסיומות .HPC .2 }𝑥 𝐴 𝑡/𝑥 → ∃𝑥𝐴 ,∀𝑥𝐴 → 𝐴{𝑡/בתנאי ש t-חופשי להצבה במקום 𝑥 ב.A- .3 )𝐵𝑥∀ → 𝐴( → 𝐵 → 𝐴 𝑥∀, )𝐴 → 𝐵𝑥∃( → 𝐴 → 𝐵 𝑥∀ ,בתנאי ש 𝑥 -אינו חופשי ב.A- כללים: .1 .2 𝐵→𝐴 𝐴 𝐵 𝐴 𝐴𝑥∀ 𝑃𝑀 𝑁𝐸𝐺 מערכת דדוקציה טבעית עבור :NDFOL – FOL בנוסף על כללי :NDC 𝐴𝑥∀ ⇒ 𝛤 𝑥𝛤 ⇒ 𝐴 𝑡/ 𝐶 ⇒ 𝑥𝛤 ⇒ ∃𝑥𝐴 𝛤, 𝐴 𝑦/ 𝐶⇒𝛤 * בתנאי ש t-חופשי להצבה במקום 𝑥 ב.A- ∗ 𝐸∀ ∗∗ 𝐸∃ 𝑥𝛤 ⇒ 𝐴 𝑦/ 𝐴𝑥∀ ⇒ 𝛤 𝑥𝛤 ⇒ 𝐴 𝑡/ 𝐴𝑥∃ ⇒ 𝛤 ∗∗ ∗ 𝐼∀ 𝐼∃ ** בתנאי ש y-חופשי להצבה במקום 𝑥 ב A-ואינו חופשי להצבה בשום נוסחה ב.𝛤⋃{∃𝑥𝐴, 𝐶} - משפטי הנאותות והשלמות של :NDFOL ,HFOL 𝜑 𝐿𝑂𝐹𝑡├𝑇 ⇔ 𝜑 𝐿𝑂𝐹𝐷𝑁├𝑇 𝜑 𝐿𝑂𝐹𝑣├𝑇 ⇔ 𝜑 𝐿𝑂𝐹𝐻├𝑇 משפט הדדוקציה של :HFOL אם Aפסוק אז.𝑇⋃ 𝐴 ├𝐻𝐹𝑂𝐿 𝐵 ⇔ 𝑇├𝐻𝐹𝑂𝐿 𝐴 → 𝐵 : טענה: 𝜑 𝐿𝑂𝐹𝐻├𝑇 ⇒ 𝜑 𝐿𝑂𝐹𝐷𝑁├𝑇 אם Tמורכבת מפסוקים בלבד אז גם 𝜑 𝐿𝑂𝐹𝐷𝑁├𝑇 ⇒ 𝜑 𝐿𝑂𝐹𝐻├𝑇. מרחבי הרברנד: מרחב הרברנד:𝐻(𝐿) : מרחב הרברנד של שפה ( Lעם קבוע) הוא קבוצת שמות העצם הסגורים (שאין בהם משתנים) של .Lלמשל בתורת המספרים … : .0, 𝑆 0 , 𝑆 𝑆 0 אם נסתכל למשל על סימן הפונקציה ,+מתקיים 𝐴𝑃𝐿 𝐻 ∈ ,+ 𝑆0, 𝑆𝑆0ומתקיים - + 𝑆0, 𝑆𝑆0 ≠ 𝑆𝑆𝑆0כל אחד מאלו ש "ס בפני עצמו. מבנה הרברנד עבור השפה :L מבנה מהצורה > 𝐼 < 𝐷,בו: א.𝐷 = 𝐻(𝐿) . ב. מתקיים: אם cקבוע בשפה אז 𝑐 = 𝑐 𝐼. אם fסימן פונקציה -nמקומי של השפה אז ) 𝑛𝑥 .𝐼 𝑓 = 𝜆𝑥1 ∈ 𝐷, … , 𝑥𝑛 ∈ 𝐷. 𝑓(𝑥1 , … ,אם 𝑛𝑡 𝑡1 , … ,ש"ס השייכים ל ,𝐻(𝐿) -אז )𝐿(𝐻 ∈ 𝑛𝑡 .𝐼 𝑓 𝑡1 , … , 𝑡𝑛 = 𝑓 𝑡1 , … , :DCAהנחת התחום הסגור – רק מה שיש לו שם בשפה קיים . :UNAהנחת השם היחיד – לכל איבר שם אחד בלבד ,אין שני איברים בעלי אותו שם . ההבדל בין שני מרחבי (אולי הכוונה למבנים ) הרברנד שונים לאותה שפה הוא הפירוש שהם נותנים לסימני היחס . בסיס הרברנד )𝑀(𝐵𝐻: בסיס הרברנד של מבנה הרברנד Mעבור השפה Lהוא קבוצת כל הפסוקים האטומיים הנכונים /תקפים (לא משנה עבור פסוקים ) ב .M-יסומן ב- )𝑀(𝐵𝐻 .פסוקים אטומיים יהיו מהצורה ) 𝑛𝑠 𝑃(𝑠1 , … ,כאשר Pסימן יחס -nמקומי ו 𝑠1 , … , 𝑠𝑛 -הם ש"ס. 10 לוגיקה למדמ"ח ,סמסטר ב' 2009 אריאל סטולרמן טענות: .1 מהגדרה זו נובע שאם tש"ס אז 𝑡 = 𝑡 𝐼. .2 אם > 𝐼 𝑀 =< 𝐻 𝐿 ,מבנה הרברנד עבור P ,Lסימן יחס -nמקומי של .𝐼 𝑃 = {< 𝑠1 , … , 𝑠𝑛 >∈ 𝐻 𝐿 𝑛 | 𝑝 𝑠1 , … , 𝑠𝑛 ∈ 𝐻𝐵 𝑀 } :L .3 נניח Mמבנה הרברנד עבור השפה ,Lנתייחס לפסוקים האטומים של Lכאילו הם של שפת תחשיב הפסוקים .נגדיר השמה במובן של תחשיב 𝑛𝑠 𝑡, 𝑀 ⊨ 𝑝 𝑠1 , … , הפסוקים 𝑀𝑣 באופן הבא : 𝑓, 𝑤𝑜/ = 𝑛𝑠 .𝑣𝑀 𝑝 𝑠1 , … ,נניח ש 𝜑 -צירוף בוליאני של פסוקים אטומים של ( Lכלומר פסוק ללא כמתים) .אז.𝑣𝑀 𝜑 = 𝑡 ⇔ 𝑀 ⊨ 𝜑 : .4 נניח vהשמה למבנה הרברנד Mעבור השפה 𝑥 ,Lמשתנה ,אז .𝑀, 𝑣 ⊨ 𝜑 ⇔ 𝑀, 𝑣 ⊨ 𝜑{𝑣 𝑥 /𝑥} :נשים לב :במבנה רגיל ]𝑥[𝑣 אינו ש "ע של השפה ,ולא יכול להיכתב שם ,אך במבנה הרברנד זה נכון . מסקנה מיידית :נניח } 𝑛𝑥 𝐹𝑣 𝜑 = {𝑥1 , … ,ו 𝑡𝑖 ( 𝑣 𝑥𝑖 = 𝑡𝑖 -ש"ס) ,אז.𝑀, 𝑣 ⊨ 𝜑 ⇔ 𝑀 ⊨ 𝜑{𝑡1 /𝑥1 , … , 𝑡𝑛 /𝑥𝑛 } : .5 נניח Mמרחב הרברנד עבור השפה :L א .אם 𝜑𝑥∀ פסוק אז לכל ש"ס tמתקיים.𝑀 ⊨ ∀𝑥𝜑 ⇔ 𝑀 ⊨ 𝜑{𝑡/𝑥} : ב. אם 𝜑𝑥∃ פסוק אז קיים tש"ס כלשהו המקיים.𝑀 ⊨ ∃𝑥𝜑 ⇔ 𝑀 ⊨ 𝜑{𝑡/𝑥} : הערה :להוכחת משפט השלמות של )├𝑣𝐹𝑂𝐿 ⇒ ├𝐻𝐹𝑂𝐿 ( HFOLבאמצעות מרחבי הרברנד יש צורך שתורה Tתקיים את תכונת הנק ין ,והנחה ש- 𝜑⋃𝑇 פסוקים. תכונת הנקין : לתורה Tיש תכונת הנקין אם כאשר יש פסוק 𝜑𝑥∃ כך ש ,𝑇├𝐻𝐹𝑂𝐿 ∃𝑥𝜑-אז יש ש"ס tכך ש.𝑇├𝐻𝐹𝑂𝐿 𝜑{𝑡/𝑥}- מסקנות ממשפט השלמות : .1משפט הקומפקטיות עבור 𝑳𝑶𝑭├: נוסח א' :אם 𝜑 𝐿𝑂𝐹├𝑇 כאשר }𝜑{⋃𝑇 פסוקים אז יש קבוצה חלקית סופית 𝑇 ⊆ 𝛤 כך ש.𝛤├𝐹𝑂𝐿 𝜑- נוסח ב' :תורה Tשל פסוקים היא ספיקה אמ "מ כל קבוצה חלקית סופית שלה 𝑇 ⊆ 𝛤 היא ספיקה. יישום :1 עבור שפת תורת המספרים 𝐴𝑃𝐿 מתקיים המשפט הבא : לא קיימת תורה Tבשפה מסדר ראשון כמו 𝐴𝑃𝐿 ש ℕ-הוא המודל היחיד שלה (עד כדי איזומורפיזם ; כלומר אין מערכת אקסיומות קטגורית מסדר ראשון עבור .ℕכאן ℕמייצג את מודל המספרים הטבעיים ). ∗ ההוכחה מתבססת על הרעיון הבא :יוצרים מתורה Tתורה חדשה 𝑇 מעל שפה חדשה שההבדל היחיד מ 𝐿𝑃𝐴 -הוא שיש לה קבוע חדש .cנגדיר את } … .𝑇 ∗ = 𝑇⋃{𝑐 ≠ 0, 𝑐 ≠ 𝑆0, 𝑐 ≠ 𝑆𝑆0מראים ל 𝑇 ∗ -מודל ע "י משפט הקומפקטיות בכך שמראים שלכל ∗ 𝑇 ⊆ 𝛤 סופית יש מודל :כזה המתנהג כמו מודל ל 𝑇 ∗ -רק שהפירוש שנותן ל c -הוא 𝐼 𝑐 = 𝑚𝑎𝑥 𝑘1 , … , 𝑘𝑙 + 1כאשר 𝑙𝑘 הוא המספר המקסימלי עבורו מכילה 𝛤 את .𝑐 ≠ 𝑆 … 𝑆 0 𝑠𝑒𝑚𝑖𝑡 𝑙 𝑘 לפי משפט הקומפקטיות ,שוב ,נובע ש 𝑇 ∗ -ספיקה ,והרי יש במודל שלה ]𝑐[𝐼 שהוא עצם חדש השונה מכל ,ℕולכן מודל זה לא איזומורפי ל .ℕ -ברור שמודל זה ל 𝑇 ∗ -הוא גם מודל ל ,T-ולכן ℕאינו המודל היחיד שלה עד כדי איזומורפיזם . .2משפט סקולם -לוונהיים: אם ל T-יש מודל ,אז יש לה מודל בן -מניה. .3מסקנה שלישית: הבעיה האם פסוק 𝜑 בשפה מסדר ראשון הוא אמת לוגית היא חצי כריעה . 𝜑 𝐿𝑂𝐹├𝑇 אמ"מ }𝜑¬{⋃𝑇 אינה ספיקה 𝑇, 𝜑 ,פסוקים. בהינתן 𝛤 קבוצה סופית של פסוקים ,נסתכל על הבעיה האם היא ספיקה :הבסיס יהיה כאשר 𝛤 לא מכילה כמתים ,ואז אנו ברמה של תחשיב הפסוקים וספיקות במובן FOLשקולה לספיקות במובן תחשיב הפסוקים .הקשר בין ספיקות בשני המובנים : .1 אם Mמבנה עבור השפה נגדיר את 𝐴 ⊨ 𝑀 𝑡, 𝑀𝑣 ,השמה במובן תחשיב הפסוקים ,באופן הב א: 𝑤𝑓, 𝑜/ = )𝐴( 𝑀𝑣 ,כאשר Aפסוק אטומי 𝑣𝑀 . מוגדרת באופן טבעי לכל פסוק חסר כמתים . למה :אם 𝜑 פסוק חסר כמתים אז 𝜑 ⊨ 𝑀 אמ"מ 𝑡 = 𝜑 𝑀𝑣 (𝜑 ⊨ 𝑀𝑣 במובן תחשיב הפסוקים ) .הוכחה באינדוקציה על מבנה 𝜑. .2 אם vהשמה מקבוצת הפסוקים האטומים של שפה מסדר ראשון Lאל }𝑓 {𝑡,אז היא מגדירה מבנה הרברנד Mכך ש 𝑀 ⊨ 𝜑 -אמ"מ 𝑡 = 𝜑 𝑀𝑣 לכל פסוק חסר כמתים 𝜑 M .הוא מבנה הרברנד לשפה שבסיס הרברנד שלו הוא קבוצת הפסוקים האטומים ש v -נותנת להם .t 11 לוגיקה למדמ"ח ,סמסטר ב' 2009 אריאל סטולרמן פסוק אוניברסלי : פסוק מהצורה 𝜓 מטריצה 𝑛𝑥∀ … ∀𝑥1כאשר 𝜓 נוסחה ללא כמתים . רישא משפט סקולם: בהינתן פסוק 𝜑 יש אלגוריתם הבונה פסוק אוניברסלי 𝜑′כך ש 𝜑-ספיק ⇔ 𝜑′ספיק. אינסטנציה : נניח 𝜓 נוסחה ו .𝐹𝑣 𝜓 ⊆ {𝑥1 , … , 𝑥𝑛 } -אינסטנציה סגורה של 𝜓 היא פסוק מהצורה } 𝑛𝑥 ,𝜓{𝑡1 /𝑥1 , … , 𝑡𝑛 /כלומר פסוק המתקבל מהצבת ש "ס במקום המשתנים החופשיים של 𝜓. משפט הרברנד: תורה ( Tיכולה להיות סופית ) המורכבת מפסוקים אוניברסליים היא ספיקה במובן FOLאמ"מ קבוצת האינסטנציות הסגורות של מטריצות אברי T היא ספיקה במובן של תחשיב הפסוקים . שלבים בבדיקה האם 𝜑 𝐿𝑂𝐹├𝛤: בודקים האם }𝜑{⋃𝛤 ספיקה: .1 מעבירים כל פסוק ב 𝛤⋃{𝜑} -לצורה פרנקסית נורמלית .∀/∃𝑥1 … ∀/∃𝑥𝑛 𝜓 : .2 עושים סקולומיזציה על הפסוקים שהתקבלו בשלב ,2וכך הופכים כל פסוק לפסוק אוניברסלי . .3 כעת ניתן להסתכל על קבוצת האינסטנציות הסגורות של מטריצות הפסוקים האוניברסליים ,ואם נמצא סתירה מיידית נוכל לקבוע ש- }𝜑{⋃𝛤 אינה ספיקה ,ולפיכך 𝜑 𝐿𝑂𝐹├𝛤. תהליך סקולומיזציה להפיכת פסוק לאוניברסלי : תחילה עוברים לצורת :PNF מחליפים שמות משתנים קשורים כך שיהיו ייחודיים לפסוק . מוציאים כמתים החוצה בעזרת שקילויות (מצורף בסוף ). לאחר מכן מבצעים את האלג ' הבא (משפט סקולם): ) … ,∀𝑥1 … ∀𝑥𝑛 ∃𝑦∀ … 𝜑 𝑥1 , … , 𝑥𝑛 , 𝑦, … → ∀𝑥1 … ∀𝑥𝑛 ∀ … 𝜑(𝑥1 , … , 𝑥𝑛 , 𝑓 𝑥1 , … , 𝑥𝑛 /𝑦,כאשר fסימן פונ' חדש. }𝑦 ,∃𝑦𝜑 𝑦 → 𝜑{𝑐/כאשר cקבוע חדש בשפה. משפט החלפת אקוויוולנטים : ,𝐴 ↔ 𝐴′ ├𝑣𝐹𝑂𝐿 𝜑 ↔ 𝜑′כאשר 𝜑′מתקבלת מ 𝜑 -ע"י החלפת מופעים של 𝐴 ב .𝐴′-הוכחה באינדוקציה על מבנה 𝜑. מסקנה: אם ↔ 𝐴′ 𝐴 𝐿𝑂𝐹𝑣├𝑇 אז ↔ 𝜑′ 𝜑 𝐿𝑂𝐹𝑣├𝑇, כאשר 𝜑′מוגדרת כמו קודם . אזהרה :אין זה נכון תמיד לגבי -tנביעה .למשל𝑥 = 𝑥 ↔ ∀𝑥(𝑥 = 𝑐) : 𝑥∀ 𝐿𝑂𝐹𝑡├ 𝑐 = 𝑥 ↔ 𝑥 = 𝑥 -למשל עבור מבנה עם יותר מאיבר אחד , כאשר 𝑐 = 𝑥 𝐼. הערות על שקילויות : )𝑥(𝑞𝑥∃⋀ 𝑥 𝑝𝑥∃ לא שקול ל .∃𝑥𝑝 𝑥 ⋀𝑞(𝑥)-אלא.∃𝑥𝑝 𝑥 ⋀ ∃𝑥𝑞 𝑥 ≡ ∃𝑥∃𝑦(𝑝 𝑥 ⋀𝑞 𝑦 ) : לשים לב: o )𝐵 → 𝐴(𝑥∃ ≡ )𝐵𝑥∃( → 𝐴 o )𝐵 → 𝐴(𝑥∀ ≡ 𝐵 → )𝐴𝑥∃( משפט: התורה }𝜑𝑦∃ 𝑛𝑥∀ … 𝑇⋃{∀𝑥1ספיקה אמ "מ התורה הבאה ספיקה ,𝑇⋃{∀𝑥1 … ∀𝑥𝑛 𝜑 𝑓 𝑥1 , … , 𝑥𝑛 /𝑦 } :כאשר fסימן פונקציה חדש בשפה . כאשר 𝑛 = 0אז ) …(𝑓 הוא קבוע חדש בשפה f .היא פונקצית סקולם . כך ניתן לעבור מתורה (סופית) Tלתורת פסוקים אוניברסליים .𝑇′לשים לב: ′ ′ ' Tמעל השפה Lבתוספת סימני הפונקצי ות וקבועים חדשים מתהליכי הסקולומיזציה ,ומבנה לשפה זו > 𝐼 .𝑀 =< 𝐷, Tמעל השפה ,Lומבנה לשפה זה יהיה > 𝐼 ,𝑀 =< 𝐷,כאשר Iהוא צמצום 𝐼′לסיגנטורה של .L ′ אם 𝜑 נוסחה בשפה Lו v-השמה ב D-אז 𝑀, 𝑣 ⊨ 𝜑 :אמ"מ 𝜑 ⊨ 𝑣 .𝑀 , התורה )𝑇(𝑘𝑆: התורה )𝑇(𝑘𝑆 של תורה Tסופית היא תורת הפסוקים האוניברסליים שהתקבלו מסקולומיזציה של פסוקי .T 12 לוגיקה למדמ"ח ,סמסטר ב' 2009 אריאל סטולרמן הערה חשובה :התורה )𝑇(𝑘𝑆 והתורה Tאינן שקולות ,לרוב אינן מעל אותה שפה בכלל (בתורה )𝑇(𝑘𝑆 יתכנו סימנים חדשים בשפה ). הקשר שמתקיים 𝑆𝑘(𝑇) :ספיקה אמ"מ Tספיקה. כמו כן: )𝑇(𝑘𝑆 היא הרחבה משמרת של ,Tכלומר אם 𝜑 פסוק בשפה המקורית ,אז 𝜑├)𝑇(𝑘𝑆 ⇔ 𝜑├𝑇 .אבל ,יש נוסחאות יכיחות ב𝑆𝑘(𝑇) - שאינן יכיחות ב.T - כל מודל Mשל Tניתן להרחבה ע "י מתן פירוש לסימנים החדשים בשפה של )𝑇(𝑘𝑆 למודל 𝑘𝑆𝑀 של )𝑇(𝑘𝑆. לוגיקות מסדר ראשון עם שוויון : " = " שפירושו יחס הזה ות .את סימון השוויון במטה שפה נחליף כעת לסימן שפות מסדר ראשון בהן יש יחס דו מקומי " ≅ " .נסמן לוגיקה זו =𝐿𝑂𝐹 ,ומבנה עבור שפה עם שוויון הוא > 𝐼 𝑀 =< 𝐷,כאשר }𝐷 ∈ 𝑥| > 𝑥 .𝐼 = ≅ {< 𝑥,זהו מבנה נורמלי לשפה עם שוויון. -tמודל :של נוסחה 𝜑 בשפה Lעם שוויון הוא הזוג > 𝑣 < 𝑀,בו Mמבנה נורמלי ו.𝑀, 𝑣 ⊨ 𝜑 - -vמודל :של נוסחה 𝜑 בשפה Lעם שוויון הוא מבנה נורמלי Mכך ש.𝑀 ⊨ 𝜑- הגדרות ברורות ל ├𝑣𝐹𝑂𝐿= -ול.├𝑡𝐹𝑂𝐿= - משפט: ′ ′ ′ נניח > 𝐼 𝑀 =< 𝐷,מודל של אקסיומת השוויון )𝐿(𝑞𝐸 ( Mהוא מבנה עבור השפה Lעם סימן ה ,)"=" -אז קיים מבנה נורמלי > 𝐼 𝑀 =< 𝐷 , על ופונקציה 𝐹: 𝐷 → 𝐷′כך שלכל השמה vב D-ולכל נוסחה 𝜑 של .𝑀′ , 𝐹 ∘ 𝑣 ⊨ 𝜑 ⇔ 𝑀, 𝑣 ⊨ 𝜑 :Lבפרט ,אם 𝜑 פסוק.𝑀 ′ ⊨ 𝜑 ⇔ 𝑀 ⊨ 𝜑 : מסקנה: .1 𝜑 =𝐿𝑂𝐹𝑡├𝑇 .2 𝜑 =𝐿𝑂𝐹𝑣├𝑇 אמ"מ 𝜑 𝐿𝑂𝐹𝑣├𝑇⋃ 𝐿 𝑞𝐸. אמ"מ 𝜑 𝐿𝑂𝐹𝑡├𝑇⋃ 𝐿 𝑞𝐸. מסקנות נוספות: .1 𝜑 =𝐿𝑂𝐹├ אמ"מ 𝜑 𝐿𝑂𝐹├ 𝐿 𝑞𝐸 (כאשר Lהשפה המינימלית של 𝜑 ,שהיא סופית ) .כיוון שהראינו שהבעיה השמאלית חצי כריעה ,אז גם הבעיה 𝜑 =𝐿𝑂𝐹├ חצי כריעה. .2 משפט הקומפקטיות :נכון ל 𝑇├𝐹𝑂𝐿= 𝜑 :𝐹𝑂𝐿= -אמ"מ קיימת 𝑇 ⊆ 𝛤 סופית כך ש.𝛤├𝐹𝑂𝐿= 𝜑 - טענה שקולה לפי הרדוקציה 𝑇⋃𝐸𝑞 𝐿 ├𝐹𝑂𝐿 𝜑 :אמ"מ קיימת 𝑇 ⊆ 𝛤 סופית כך ש ,𝛤⋃𝐸𝑞 𝐿 ├𝐹𝑂𝐿 𝜑 -וזה לפי משפט' הקומפקטיות הרגיל . .3 משפט סקולם -לוונהיים :נכון גם עבור =𝐿𝑂𝐹 :אם ל T-מודל נורמלי ,אז יש לה מודל נורמלי בן מניה . .4 משפט הרברנד :נניח רוצים לבדוק האם 𝜑 =𝐿𝑂𝐹├𝑇 ספיקה ,ונניח Tסופית (}𝜑{⋃𝑇 פסוקים בלבד ) .זה מתקיים אמ "מ 𝜑 𝐿𝑂𝐹├ 𝐿 𝑞𝐸⋃𝑇 כאשר )𝐿(𝑞𝐸 סופית (כי Tסופית) .כעת בודקים בתהליך הרגיל של מעבר לצורת PNFולאחר מכן סקולומיזציה ,כאשר )𝐿(𝑞𝐸 לאורך תהליך זה נשארת אותו דבר כיוון שהיא כבר בצורה אוניברסלית .אין צורך להוסיף בסוף התהליך ל- ) 𝐿′( 𝐸𝑞(𝐿′השפה החדשה שהתקבלה מסקולומיזציה ) התייחסות לסימנים החדשים . .5 מערכת =𝑳𝑶𝑭𝑯 :מתקבלת כאשר מוסיפים ל HFOL -של שפה מסדר ראשון Lאת קבוצת האקסיומות )𝐿(𝑞𝐸 .מתקיים משפט השלמות . .6 מערכת =𝑳𝑶𝑭𝑫𝑵 :מתקבלת כאשר מוסיפים ל NDFOL -את 𝑡 = 𝑡 ⇒ 𝛤 בתור אקסיומה לכל ש "ע 𝑡 ,וכן את הכלל הבא : כלל הפרמודולציה: 𝑥𝛤⇒𝑡=𝑠 𝛤⇒𝜑 𝑡/ 𝑥𝛤⇒𝜑 𝑠/ ,כאשר s,tחופשיים להצבה במקום 𝑥 ב.𝜑- הרחבה ע"י הגדרות בשפות מסדר ראשון : הכנסת סימני יחס : עבור 𝜑 נוסחה בשפה T ,Lתורה ב L -ו 𝐹𝑣 𝜑 = {𝑥1 , … , 𝑥𝑛 }-מגדירים שפה חדשה 𝐿′המתקבלת מ L -ע"י שמוסיפים לה סימן יחס חדש 𝜑𝑃 ומT- יוצרים את }𝜑 ↔ 𝑛𝑥 .𝑇 ′ = 𝑇⋃{∀𝑥1 … ∀𝑥𝑛 𝑃𝜑 𝑥1 , … ,מתקיים :אם Aנוסחה ב L-אז 𝐴 ⊨ ,𝑇 ⊨ 𝐴 ⇔ 𝑇 ′כלומר ' Tהרחבה משמרת של .T הכנסת סימני פונקציה : נניח כמו קודם רק ש L -שפה עם שוויון ,ונניח 𝜑𝑦 !∃ 𝑛𝑥∀ … ( 𝑇├∀𝑥1שקול ל .)∀𝑥1 … ∀𝑥𝑛 ∃𝑦∀𝑧(𝜑 𝑧/𝑦 ↔ 𝑧 = 𝑦 ) -אפשר להוסיף סימן פונקציה חדש 𝜑𝑓 ולקבל מ T-תורה 𝑦 .𝑇 ′ = 𝑇⋃ ∀𝑥1 … ∀𝑥𝑛 𝜑 𝑓 𝑥1 , … , 𝑥𝑛 /גם כאן ' Tהרחבה משמרת של .T כאשר עובדים בשפה רב סוגית: למשל אלגברה לינארית בה יש סקאלרים ווקטורים ,מתרגמים את כל הסימנים לשפה חד סוגית שמכילה את כל סימני השפה הדו -סוגית ,ובנוסף יש בה סימני יחס חד מקומיים 𝑣 .𝑠, תהי 𝑟𝑇 פונ' תרגום .התרגום: לכל שני משתנים שונים של השפה הדו סוגית יותאם תרגום .𝑇𝑟[𝑥 𝑠 ], 𝑇𝑟[𝑥 𝑣 ] : 13 לוגיקה למדמ"ח ,סמסטר ב' 2009 לכל קבוע .𝑇𝑟[𝑐] = 𝑐 :c לפונקציות= 𝑓(𝑇𝑟 𝑡1 , … , 𝑇𝑟 𝑡𝑛 ) : סימני יחס: 𝑛𝑡 𝑇𝑟 𝑓 𝑡1 , … , ) 𝑛𝑡 𝑟𝑇 = 𝑃(𝑇𝑟 𝑡1 , … , ]𝐵[𝑟𝑇⋀ 𝐴 𝑟𝑇 = 𝐵⋀𝐴 𝑟𝑇 ,באופן דומה לשאר הקשרים . ) 𝜑 𝑟𝑇 → 𝑥 𝑠(𝑥∀ = 𝜑 𝑠 𝑥∀ 𝑟𝑇. אריאל סטולרמן 𝑛𝑡 .𝑇𝑟 𝑃 𝑡1 , … , 𝑣 ) 𝜑 𝑟𝑇⋀ 𝑦 𝑣(𝑦∃ = 𝜑 𝑦∃ 𝑟𝑇 משפט: 𝜑├𝑇 בלוגיקה הרב סוגית אמ "מ ]𝜑[𝑟𝑇├]𝑇[𝑟𝑇⋃ , 𝑆𝑖𝑔𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑒 𝐴𝑥.כאשר אקס' הסיגנטורה לדוגמא .∀𝑥∀𝑦(𝑠 𝑥 ⋀𝑠 𝑦 → 𝑠 𝑥+𝑠 𝑦 ) :