離散數學基礎(命題的合式公式)

2021-07-11 06:18:47 字數 2923 閱讀 4610

1. 合式公式

• 我們會逐漸進入命題邏輯的形式討論:我們對命題只注意其命題形式,對聯結詞只注意其邏輯意義。

• 命題邏輯合式公式的定義給出了命題邏輯研究的物件範圍。所有符合定義的合式公式構成合式公式空間,它可被視為命題邏輯的符號化語言。語言的結構包括符號表、語法規則(即合適公式定義)和語義(也即真值)。

• 定義:符號化語言 lp 的符號表包括

小寫英文本母:p, q, r, … 稱為命題變數(或原子變數)。所有可能出現的命題

變數的集合記為 var;

命題聯結詞:包括五個聯結詞 ¬, ∧, ∨, →, ↔;

助記符:包括左右兩個小括號 (, )。

• 定義:命題邏輯的合式公式 (wff, well‐formed formula)

• 乙個命題變數 p 是乙個 wff;

• 若 a 是 wff,則 (¬a) 也是 wff;

• 若 a, b 是 wff,則 (a∧b), (a∨b), (a→b), (a↔b) 也是wff;

• 當且僅當有限次使用上述規則得到的才是 wff。

上述定義是乙個歸納定義,1)是歸納基始,2) 3)是歸納步,4)是最小化規則命題邏輯的合式公式以下簡稱為公式

• 定義:聯結詞的優先順序

− 規定聯結詞的運算優先順序從高到底為:¬ ∧ ∨ → ↔

− 書寫公式時,在不引起誤解的情況下,可以省略部分小括號。

» 例:(p→(q∧r))

可寫成 p→(q∧r), 或 p→q∧r

• 定義:真值賦值函式

− 具有形式 t:var→ 的函式,它為變數表 var 中的每個命題變數 p∈var 指

派乙個真值 (1/0)。

» 例:var = ,可以定義賦值函式t如下:

t(p)=0,t(q)=1

• 定義:真值賦值函式

− 在含有 n 個命題變數的 var上,可以定義的賦值函式有 2n 個,稱為對此 n個命題變數的 2n 個解釋。

» 例:對 var=,可以有 2n=4個不同的解釋:

t0(p)=0,t0(q)=0; t1(p)=0,t1(q)=1;

t2(p)=1,t2(q)=0; t3(p)=1,t3(q)=1;

• 定義:合式公式的真值

− 設下述 a, b, c 都是合式公式。給定乙個真值賦值函式 t : var → ,則任意公式 a 在 t 下的真值 t(a):

− 若 a 是命題變數形式 p,則 t(a)=t(p);

− 若 a 具有形式 (¬b),則 t(a)=1 iff t(b)=0;

− 若 a 具有形式 (b∧c),則 t(a)=1 iff t(b)=1且t(c)=1;

− 若 a 具有形式 (b∨c),則 t(a)=0 iff t(b)=0且t(c)=0;

− 若 a 具有形式 (b→c),則 t(a)=0 iff t(b)=1且t(c)=0;

− 若 a 具有形式 (b↔c),則 t(a)=1 iff t(b)=t(c);

注意到 var中包含了本次計算涉及的所有命題變數。

上述對a的真值t(a)的定義是乙個遞迴定義,對t(a)的計算是乙個遞迴過程,所需步數等於利用wff定義構造a的歸納步數。由於a的構造步數是有限的,所以t(a)的遞迴計算將在有限步數後終止。

• 定義:合式公式的真值表

− 可以採用真值表的方法對 a 的邏輯意義作直觀的描述:對任何乙個可能的賦值函式(解釋)ti,計算出相應 t(a),稱為 a 在 ti下的真值。將所有的 2n 個(n=|var|) 不同的解釋及 a 在各個解釋下的真值用**的形式列明,稱為公式

a 的真值表。

• 定義:合式公式的真值表

− 例: (p∧(p∨q))

在每個解釋下,計算 (p∨q) 的真值,再以 p 的真值和 (p∨q) 的真值作合取,依合取的定義得到最右欄的真值.

• 定義:合式公式的真值表

− 例:((p∧q)→r)

• 定義:重言式、可滿足式和矛盾式

− 在所有真值賦值函式下真值都為1的合式公式稱為重言式(或永真式)。

− 能在某一真值賦值函式下取得真值1的合式公式稱為可滿足式

− 在所有真值賦值函式下真值都為0的合式公式稱為矛盾式(或永假式)。

重言式在任何解釋下都為真,故其真值表對應的最右列全是1;可滿足式至少在乙個解釋下為真,故該列至少有乙個是1;矛盾式在任何解釋下都為假,故該列全是0

• 定義:重言式、可滿足式和矛盾式

− 例: (p∧q)→(p∨q) 是重言式

• 定義:重言式、可滿足式和矛盾式

− 例: ¬(p→q)∧q 是矛盾式

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