语言
- 字母表
- 逻辑符集合
- 变元集
- 联结词、辅助词、(等词)
- 量词
- 非逻辑符集合
- 常元集合
- 函数集合 , 为 的元数
- 谓词集合 , 为 的元数
- 逻辑符集合
- 项 :变元符 常元符
- 自由变元
- ,
- 闭项:
- 替换:
- 自由变元
- 公式 : 公式在联结词、量词下的组合
- 自由变元
- 联结词取并
- 句子:
- 替换:
- 自由变元
Godel 编码
- 为 的素因子分解式中 的幂次
- Godel 编码:
- Godel 编码与一阶语言中所有元素一一对应
语义
- 结构: 对 做解释
- 论域 为非空集
- 为定义域为 的映射
- 模型: 是对一阶语言的解释
- 为赋值
- 解释
- 项:
- 公式: (排中律)
- 联结词:同 PL
- 对所有
- 对某个
- if else
- 项:
- 满足:
- 可满足: 存在 使得
- 则
- 不可满足
替换引理
Hintikka 集
- 公式集 为 Hintikka 集指其满足以下 19 条 (FOL with equality)
- 2,2,2,2,(2),2,2,3,f,P
- Hintikka 集可满足
- 上二元关系:
语法
自然推理系统
- 公理:
- 规则:
- y 为新变元
- y 为新变元
- Hauptsatz:Cut 规则可由其它规则导出
- 可证:存在证明树
- 导出规则
- 反证法:
- 分情况:
- 逆否推演:
- 矛盾规则:
- MP:
- 三段论:
- 有效:
- 非有效
- 有反例即非有效
- 除 Cut 外规则:上矢列有效 下矢列有效
- Soundness: 则
- 加上以下三个等词公理
- 中可证以下矢列
- 在中可证在 中可证
Completeness
- :矛盾指 有穷子集
- 存在 有穷子集
- :协调指 不矛盾
- 不可证
- 可满足
- 不可满足
- 可满足
- 极大协调
- 且
- 且
- 且
- 存在 的有穷子集 使
- Henkin 集
- 极大协调
- 若 , 则有项 使
- Henkin construction: 存在 Henkin 集 (下), 使
- 为 Henkin 集 为 Hintikka 集
- 极大协调
- Completeness:
- Compactness: 的任意有穷子集可满足 可满足
- 另有语义证明
一阶逻辑的永真推理系统
- 公理
- 第一组
- A1 :
- A2 :
- A3 :
- A4 :
- A5 :
- A6 :
- A7 :
- A8 :
- A9 :
- A10:
- A11:
- A12:
- 第二组
- A13:
- A14:
- A15:
- A16:
- A17:
- A18:
- 第三组等词定理
- A19:
- A20:
- A21:
- 第四组:前面各组公理的全称化
- 的全称化:
- 第一组
- 规则:MP:
- 指存在序列 , 时满足以下任一条
- 为公理
- 推理定理: 则
- 泛化性定理:, 若 则
- Generalization on Constants:
- 常元 不在 中出现,若 则
- 常元 不在 中出现, 若 则
- 定理
- 在 中可证 在 中可证
Herbrand 定理
- 前束范式:一阶语言的公式呈形 , 中无量词
- 记为
- 为 的对偶
- 任意公式有前束范式
- , 互异且 中无量词
- 命题
- , 则
- 为新变元,
- , 则
- Skolem 范式:前束范式的 Skolem 范式 归纳定义如下:
- 若 中无量词,则
- 若 , 则 为 , 为新常元
- 若 , 则, 为 元新函数
- 为闭前束范式(即无自由变元),可满足 可满足
- Herbrand 域
- 中无常元,则 ,
- 中有常元,则 且出现在 中
-
- 其中元素为 -闭项
- 对应于 的 Herbrand 结构
- 若 否则
- 若 出现在 中否则
- -闭公式 为 Skolem 范式, 则
- -闭公式 可满足 在某个 Herbrand 结构中满足
- Herbrand 定理:-闭公式 可满足 可满足,
实例
初等算术语言
- 常元, 函数符集, 谓词符集
- 初等算术的标准模型
群论语言
- 常元, 函数符集
集合论
Cantor 集合论
- 外延原则:
- 概括原则: 记为
- Russell 悖论:
公理集合论
- 集合论语言
- 谓词 (2)
- 常元
- 函数符
- 对偶函数符 ,(2)
- 幂集函数符 (1)
- 并集函数符 (1)
- 变元符
- 约定
- 即
- 即
- 即
- 即
- 即
- 即
- ZF 公理
- 外延性公理
- 空集公理
- 若有常元 可记为
- 对偶公理
- 若有函数 , 则可记为
-
- 若有函数 则可记为
- 幂集公理
- 若有函数 则可记为
- 子集公理 S-公式, , 有
- 以 Cantor 记号记:
- 避免 Russell 悖论
- 无穷公理:
- 不唯一
- , 满足者称归纳集
- Peano 算术模型:
- Peano 公理
- ZFC: ZF+AC
- 选择公理(AC) :
- Zorn 引理:设 为偏序集, 中每个链皆有界,则 有极大元
- 等价于选择公理
- 独立性结果