Løsningsforslag til obligatorisk oppgave 3 INF1800 Logikk og beregnbarhet, høsten 2009

Like dokumenter
TMA4140 Diskret Matematikk Høst 2016

En repetisjon hrj høst 2009

Dagens plan. INF3170 Logikk. Induktive definisjoner. Eksempel. Definisjon (Induktiv definisjon) Eksempel

INF1800 LOGIKK OG BEREGNBARHET

Sekventkalkyle for utsagnslogikk

Forelesning 2: Induktive definisjoner, utsagnslogikk og sekventkalkyle Christian Mahesh Hansen januar 2007

INF3170 Logikk. Forelesning 3: Utsagnslogikk, semantikk, sekventkalkyle. Roger Antonsen. Institutt for informatikk, Universitetet i Oslo

INF1800 Forelesning 15

Dagens plan. INF3170 Logikk. Semantikk for sekventer. Definisjon (Motmodell/falsifiserbar sekvent) Definisjon (Gyldig sekvent) Eksempel.

INF2080 Logikk og beregninger

IN2080. Oppgave 1. Oppgave 2. Eksamen. Vår Den nondeterministiske endelige automaten A er gitt ved (Q, Σ, δ, q 0, F ) der

Repetisjonsforelesning

Forelesning 3: Utsagnslogikk sekventkalkyle, sunnhet og kompletthet Christian Mahesh Hansen - 5. februar 2007

UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Forelesning 3-6. februar 2006 Utsagnslogikk sekventkalkyle og sunnhet. 1 Mengdelære III. 2 Utsagnslogikk. 1.1 Multimengder. 2.

Følger Sipsers bok tett både i stoff og oppgaver.

Førsteordens sekventkalkyle

INF1800 LOGIKK OG BEREGNBARHET

INF1800 LOGIKK OG BEREGNBARHET

Førsteordens sekventkalkyle

UNIVERSITETET I OSLO

INF2820 V2017 Oppgavesett 6 Gruppe 7.3

Dagens plan. INF3170 Logikk. Syntaks: Utsagnslogiske formler. Motivasjon

INF4170 { Logikk. Forelesning 1: Utsagnslogikk. Arild Waaler. 20. august Institutt for informatikk, Universitetet i Oslo

Hvis Ole følger inf3170, så liker Ole logikk. Ole følger inf3170, og Ole følger ikke inf3170. Ole følger inf3170, eller Ole følger ikke inf3170.

Forelesning januar 2006 Induktive denisjoner og utsagnslogikk

INF1820: Introduksjon til språk-og kommunikasjonsteknologi

INF1820: Introduksjon til språk-og kommunikasjonsteknologi

Litt mer mengdelære. INF3170 Logikk. Multimengder. Definisjon (Multimengde) Eksempel

Dagens plan. INF3170 Logikk. Obliger og eksamen. Forelesning 1: Introduksjon. Utsagnslogikk og sekventkalkyle. Arild Waaler. 21.

Fortsettelse. INF3170 Logikk. Eksempel 1. Forelesning 8: Mer sekventkalkyle og sunnhet. Roger Antonsen

Forelesning 1: Introduksjon. Utsagnslogikk og sekventkalkyle Arild Waaler januar 2008

INF3170 Logikk. Forelesning 8: Mer sekventkalkyle og sunnhet. Roger Antonsen. 6. april Institutt for informatikk, Universitetet i Oslo

Dagens plan. INF3170 Logikk. Introduksjon. Forelesning 7: Førsteordens logikk sekventkalkyle og sunnhet. Christian Mahesh Hansen. 5.

INF3170 Forelesning 2

UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet. INF1080 Logiske metoder for informatikk

INF2820 Datalingvistikk V gang, Jan Tore Lønning

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Definisjon 1.1 (Sunnhet). Sekventkalkylen LK er sunn hvis enhver LK-bevisbar sekvent er gyldig.

Eksamensoppgave i TMA4140 Diskret matematikk

Definisjon 1.1 (Kompletthet). Sekventkalkylen LK er komplett hvis enhver gyldig sekvent er LK-bevisbar.

INF3170 Forelesning 4

Logiske symboler. Ikke-logiske symboler. Konnektiver Kvantorer Har fast tolking

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Forelesning 7: Førsteordens logikk sekventkalkyle og sunnhet Christian Mahesh Hansen - 5. mars 2007

INF1800. Logikk og Beregnbarhet

INF4170 Logikk. Forelesning 12: Automatisk bevissøk IV matriser og koblingskalkyle. Bjarne Holen. Institutt for informatikk, Universitetet i Oslo

UNIVERSITETET I OSLO

1 Utsagnslogikk (10 %)

Dagens plan. INF3170 Logikk. Redundans i LK-utledninger. Bevissøk med koblinger. Forelesning 13: Automatisk bevissøk IV matriser og koblingskalkyle

INF1800 LOGIKK OG BEREGNBARHET

Praktisk informasjon INF1800 LOGIKK OG BEREGNBARHET FORELESNING 5: UTSAGNSLOGIKK. Endringer i undervisningen. Spørreskjemaet.

Intuisjonistisk logikk

INF3170 Logikk. Forelesning 11: Intuisjonistisk logikk. Roger Antonsen. 27. april Institutt for informatikk, Universitetet i Oslo

Løsningsforslag til Obligatorisk oppgave 2

Dagens plan. INF3170 Logikk. Negasjon som bakgrunn for intuisjonistisk logikk. Til nå i kurset. Forelesning 9: Intuisjonistisk logikk.

Dagens plan. INF3170 Logikk. Resolusjon: regel og utledninger. Overblikk. Definisjon. Forelesning 14: Avanserte emner. Christian Mahesh Hansen

INF2820 Datalingvistikk V2014. Jan Tore Lønning

Dagens plan. INF4170 Logikk. Fri-variabel sekventkalkyle. Forelesning 10: Automatisk bevissøk II fri-variabel sekventkalkyle og sunnhet.

INF2820 Datalingvistikk V2017 Forelesning 2, 23.1 Jan Tore Lønning

INF2820 Datalingvistikk V2017 Forelesning 1.2 Jan Tore Lønning

Merk: kopieringen av hovedformelen i γ-reglene medfører at bevissøk i førsteordens logikk ikke nødvendigvis behøver å terminere!

Dagens plan. INF3170 Logikk. Mengder. Definisjon. Notasjon. Forelesning 0: Mengdelære, Induksjon. Martin Giese. 23. januar 2008.

Emnenavn: Matematikk for IT. Eksamenstid: Faglærer: Christian F Heide

Løsningsforslag oblig. innlevering 1

INF1080 Logiske metoder for informatikk. 1 Små oppgaver [70 poeng] 1.1 Grunnleggende mengdelære [3 poeng] 1.2 Utsagnslogikk [3 poeng]

Løsningsforslag til ukeoppgaver i INF3110/4110

INF2080 Logikk og beregninger

Dagens plan. INF3170 Logikk. Sekventkalkyle Gerhard Gentzen ( ) Innhold. Forelesning 12: Snitteliminasjon. Herman Ruge Jervell. 8.

INF 2820 V2016: Obligatorisk innleverinsoppgave 1

Sekventkalkyle for utsagnslogikk

Slides til 12.1 Formelt språk og formell grammatikk

INF2820 Datalingvistikk V2012. Jan Tore Lønning

Dagens plan. INF3170 Logikk. Kompletthet følger fra modelleksistens. Kompletthet. Definisjon (Kompletthet) Teorem (Modelleksistens)

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Forelesning 13: Automatisk bevissøk IV matriser og koblingskalkyle Bjarne Holen - 7. mai 2007

INF3170 Forelesning 11

LØSNINGSFORSLAG UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet. Oppgave 1 Mengdelære (10 poeng)

Mengdelære INF1800 LOGIKK OG BEREGNBARHET FORELESNING 2: MENGDELÆRE. Læreboken. Mengder. Definisjon (Mengde) Roger Antonsen

UNIVERSITETET I OSLO

Forelesning 14: Automatisk bevissøk IV matriser og koblingskalkyle Christian Mahesh Hansen mai 2006

Skanning del I INF /01/15 1

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN. Emnekode: Emne: Matematikk for IT ITF Eksamenstid: Dato: kl til kl desember Hjelpemidler: Faglærer:

INF1800 LOGIKK OG BEREGNBARHET

INF2820 Datalingvistikk V2011. Jan Tore Lønning & Stephan Oepen

Slides til 1.6 og 1.7. Andreas Leopold Knutsen


INF2820 Datalingvistikk V2012. Jan Tore Lønning

Hjemmeeksamen 1 i INF3110/4110

INF2820 Datalingvistikk V2012. Jan Tore Lønning

Repetisjon. 1 binærtall. INF3110 Programmeringsspråk. Sist så vi ulike notasjoner for syntaks: Jernbanediagrammer. BNF-grammatikker.

INF2820 Datalingvistikk V2012. Jan Tore Lønning & Stephan Oepen

Oppgaver til INF 5110, kapittel 5

KONTINUASJONSEKSAMEN I TMA4140 LØSNINGSFORSLAG

INF3110 Programmeringsspråk

INF2820 Datalingvistikk V Gang Jan Tore Lønning

Transkript:

Løsningsforslag til obligatorisk oppgave 3 INF1800 Logikk og beregnbarhet, høsten 2009 Torgeir Lebesbye torgeirl@ifi.uio.no Universitetet i Oslo Lars-Erik Bruce larsereb@ifi.uio.no Universitetet i Oslo 19. oktober 2009 Oppgave 1 (Pumpelemmaet) Vis at følgende språk ikke er regulære. a. A 1 = {0 n 1 n n 0} Vi antar at A 1 er regulært. Da må det finnes en endelig automat med m tilstander som godtar alle strenger i A 1. Strengen 0 m 1 m er en del av A 1, og siden vi har m antall 0, må automaten ha gått i en løkke for å lese denne delstrengen. Vi vet at hvis man har gått i en løkke i en endelig automat, skal vi kunne gå denne løkken om igjen. Derfor kan vi pumpe opp delstrengen, for eksempel med n som er større enn null. Da skal resultatet bli godkjent av samme regulære automat. Resultatet blir her 0 m+n 1 m, som ikke er en del av språket A 1. Altså kan A 1 ikke være et regulært språk. b. A 2 = {0 m 1 n n > m > 0} Vi antar at A 2 er regulært. Da må det finnes en endelig automat med m tilstander som godtar alle strenger i A 2. Strengen 0 m 1 m+n er også en del av A 2, og siden vi har m antall 0, må automaten ha gått i en løkke for å lese denne delstrengen. Vi vet at hvis man har gått i en løkke i en endelig automat, skal vi kunne gå denne løkken om igjen. Derfor kan vi pumpe opp delstrengen, for eksempel med o som er større enn n. Da skal resultatet bli godkjent av samme regulære automat. Resultatet blir her 0 m+o 1 m+n, som ikke er en del av språket A 2. Altså kan A 2 ikke være et regulært språk. c. A 3 = {ww w er fra (a+b)*} Vi antar at A 3 er regulært. Da må det finnes en endelig automat med m tilstander som godtar alle strenger i A 3. Strengen a m ba m b er også en del 1

av A 3, og siden vi har m antall a, må automaten ha gått i en løkke for å lese denne delstrengen. Vi vet at hvis man har gått i en løkke i en endelig automat, skal vi kunne gå denne løkken om igjen. Derfor kan vi pumpe opp delstrengen, for eksempel med n som er større enn null. Da skal resultatet bli godkjent av samme regulære automat. Resultatet blir her a m+n ba m b, som ikke er en del av språket A 3. Altså kan A 3 ikke være et regulært språk. d. A 4 = {ww R w er fra (a+b)* og w R er den omvendte strengen av w} Vi antar at A 4 er regulært. Da må det finnes en endelig automat med m tilstander som godtar alle strenger i A 4. Strengen a m bba m er også en del av A 4, og siden vi har m antall a, må automaten ha gått i en løkke for å lese denne delstrengen. Vi vet at hvis man har gått i en løkke i en endelig automat, skal vi kunne gå denne løkken om igjen. Derfor kan vi pumpe opp delstrengen, for eksempel med n som er større enn null. Da skal resultatet bli godkjent av samme regulære automat. Resultatet blir her a m+n bba m, som ikke er en del av språket A 4. Altså kan A 4 ikke være et regulært språk. Oppgave 2 (PDA og CFG) Lag PDA og CFG for A 1 og A 2, og enten A 3 eller A 4. A 1 = {0 n 1 n n 0} Dette språkets strenger består av et antall 0-ere etterfulgt av like høyt antall 1-ere. Siden n kan være null vil den minste strengen være Λ, så start vil kunne lede direkte til Λ. S 0S1 Λ En deterministisk PDA for A 1 som aksepterer ved empty stack. Automaten starter med en X på stacken. A 2 = {0 m 1 n n > m > 0} Dette språkets strenger består av et antall 0-ere etterfulgt av et høyere antall 1-ere. Verken n eller m kan være null, så den minste strengen vil være 011. 2

S 0T11 T 0T1 T1 Λ En nondeterministisk PDA for A 2 som aksepterer ved empty stack. Automaten starter med en X på stacken. PDAen er nondeterministisk fordi den etter å ha lest m + 1 1-ere har to transisjoner for når den leser 1 og X er det øverste symbolet på stacken. A 3 = {ww w er fra (a+b)*} Dette språket er kontekstsensitivt, og det lar seg derfor ikke beskrive med en kontekstfri grammatikk og en push-down automat vil ikke kunne akseptere språkets strenger. A 4 = {ww R w er fra (a+b)* og w R er den omvendte strengen av w} Dette språkets strenger er partalls lange palindromer, altså Λ, aa, bb, aaaa, abba, baab bbbb, osv. S asa bsb Λ En nondeterministisk PDA for A 4 som aksepterer ved empty stack. Automaten starter med en X på stacken. PDAen er nondeterministisk siden overgangen mellom w og w R ikke lar seg avgjøre deterministisk. 3

Oppgave 3 (Sekventkalkyle i utsagnslogikk) Gi en oversettelse av utsagnene. 1. P(aris) F(rankrike) 2. L(ondon) E(ngland) 3. P E 4. L F For følgende utsagn bruk sekventkalkyle til å gi enten en falsifikasjon eller vis at det er gyldig. MERK: I en sekvent Γ tolker jeg Γ og som mengder, og ikke multimengder. Dette har ingen praktisk betydning da flere av samme uttrykk på en side av sekventtegnet ikke endrer hvorvidt noe er et aksiom eller gir en falsifikasjon. a. 1 2 3 4 P F, E, L, P E, F P F, L, P E, F, L L P F, L E, L, P E, F P F, L E, L P E, F P F, L E P E, L F (P F) (L E) P E, L F (P F) (L E) (P E) (L F) ((P F) (L E)) ((P E) (L F)) Det finnes ingen kombinasjon av valuasjoner som kan falsifisere formelen og den er derfor gyldig. QED. b. 1 3 2 4 F, L E, F, P L E, F, P L P F, E, L E, F P F, L E, F, P L P F, P E, L E, F P F, P E, L L E, F P F, P E L E, L F (P F) (P E) L E, L F (P F) (P E) (L E) (L F) ((P F) (P E)) ((L E) (L F)) 4

Vi ser at formelen kan falsifiseres for valuasjonene v(l) = 1, v(e) = 0, v(f) = 0, og v(p) = 0. ((P F) (P E)) ((L E) (L F)) ((0 0) (0 0)) ((1 0) (1 0)) (1 1) (0 0) 1 0 0 QED. c. 3 4 1 2 P E, F, L, P F, E P E, L, P F, E, L L P E, L F, L, P F, E P E, L F, L P F, E P E, L F P F, L E (P E) (L F) P F, L E (P E) (L F) (P F) (L E) ((P E) (L F)) ((P F) (L E)) Det finnes ingen kombinasjon av valuasjoner som kan falsifisere formelen og den er derfor gyldig. QED. d. 1 2 3 4 F, L, P E, F L, P E, F, P E, L, P E, F L, P E, F, L L L P F, L, P E, F L E, L, P E, F L (P F) (L E), L, P E, F (P F) (L E), L P E, F (P F) (L E) P E, L F (P F) (L E) (P E) (L F) ((P F) (L E)) ((P E) (L F)) Det finnes ingen kombinasjon av valuasjoner som kan falsifisere formelen og den er derfor gyldig. QED. 5

e. 1 2 3 4 P E, L, P F, P E, L L F, P, L E, L F, P P F, P E, L P F, E, P E L E, L F, P F, L E, L F P F, L E, P E P F, L E, L F P F, L E P E P F, L E L F R P F, L E (P E) (L F) (P F) (L E) (P E) (L F) ((P F) (L E)) ((P E) (L F)) Vi ser at formelen kan falsifiseres for valuasjonene v(f) = 1, v(p) = 1, v(e) = 0, og v(l) = 0 eller v(e) = 1, v(l) = 1, v(f) = 0, og v(p) = 0. Jeg tar utgangspunkt i den først falsifikasjonen, F, P E, L. ((P F) (L E)) ((P E) (L F)) ((1 1) (0 0)) ((1 0) (0 1)) (1 1) (0 1) 1 0 0 QED. 6