INF1800 Forelesning 20

Like dokumenter
INF1800 LOGIKK OG BEREGNBARHET

Mer om førsteordens logikk

INF3170 Logikk. Ukeoppgaver oppgavesett 6

INF1800 LOGIKK OG BEREGNBARHET

Førsteordens sekventkalkyle

Oversettelse / Formalisering

Førsteordens sekventkalkyle

INF1800 Forelesning 18

INF1800 LOGIKK OG BEREGNBARHET

Repetisjon og noen løse tråder

Semantikk Egenskaper ved predikatlogikk Naturlig deduksjon INF3170 / INF4171. Predikatlogikk: Semantikk og naturlig deduksjon.

Kompletthet av LK. INF3170 Logikk. Overblikk. Forelesning 9: Mer sekventkalkyle og kompletthet. Roger Antonsen

INF1800 LOGIKK OG BEREGNBARHET

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

INF1800 Forelesning 6

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

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

FOL: syntaks og representasjon. 15. og 16. forelesning

Repetisjonsforelesning

Sekventkalkyle for første ordens predikatlogikk uten likhet

TMA 4140 Diskret Matematikk, 2. forelesning

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

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

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

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

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

Karakteriseringen av like mengder. Mengder definert ved en egenskap.

INF3170 Logikk. Ukeoppgaver oppgavesett 7

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

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

Dagens plan. INF4170 Logikk. Modelleksistens for grunn LK repetisjon. Kompletthet av fri-variabel LK. Teorem (Kompletthet) Lemma (Modelleksistens)

Dagens plan. INF3170 Logikk. Forstå teksten og begrepene! Disponér tiden! Forelesning 15: Oppgaveløsing. Christian Mahesh Hansen. 21.

Repetisjon: Førsteordens syntaks og semantikk. 2 Førsteordens sekventkalkyle. 3 Sunnhet av førsteordens sekventkalkyle. 1 Mengden T av termer i L:

UNIVERSITETET I OSLO

Beregn minutter til å se gjennom og fullføre ubesvarte oppgaver på slutten av eksamenstiden.

UNIVERSITETET I OSLO

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

Førsteordens logikk - syntaks

Databaser fra et logikkperspektiv

En formel er gyldig hviss den sann i alle tolkninger. Kan dette sjekkes automatisk?

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

Forelesning 9: Frsteordens logikk { kompletthet Roger Antonsen mars 2006

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

INF3170 Forelesning 2

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til oblig 1 i DM 2018

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

Databaser fra et logikkperspektiv del 2

1 Utsagnslogikk (10 %)

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

UNIVERSITETET I OSLO

INF1800 Forelesning 19

Hvis formlene i Γ og er lukkede, vil sannhetsverdiene til formlene under M være uavhengig av variabeltilordning.

INF1800 LOGIKK OG BEREGNBARHET

Sekventkalkyle for utsagnslogikk

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

Forelesning 7: Førsteordens logikk sekventkalkyle og sunnhet Christian Mahesh Hansen - 3. mars 2007

INF3170 / INF4171. Intuisjonistisk logikk: Kripke-modeller, sunnhet, kompletthet. Andreas Nakkerud. 15. september 2015

Prøveeksamen 2016 (med løsningsforslag)

MAT1030 Forelesning 8

Kapittel 4: Mer predikatlogikk

INF1800 Forelesning 17

INF1800 Forelesning 15

INF1800 LOGIKK OG BEREGNBARHET

Predikatlogikk Syntaks Semantikk INF3170 / INF4171. Predikatlogikk: Syntaks og semantikk. Andreas Nakkerud. 1. september 2015

UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

2. en tolkning av alle ikke-logiske symboler i spraket. n i 2 RM. 1 ; : : : ; t M. 1.2 Sprak og modeller - et komplekst forhold

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

Intuisjonistisk logikk

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

UNIVERSITETET I OSLO

INF3170 Forelesning 11

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

Oppgave 4.4 Skriv ned setninger som svarer til den konverse og den kontrapositive av følgende utsagn.

MAT1030 Diskret matematikk

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

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

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

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

Kapittel 4: Mer predikatlogikk

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

INF3170 / INF4171. Normalisering. Andreas Nakkerud. 24. september 2015

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

Forelesning 27. MAT1030 Diskret Matematikk. Bevistrær. Bevistrær. Forelesning 27: Trær. Roger Antonsen. 6. mai 2009 (Sist oppdatert: :28)

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

Hint til oppgavene. Uke 34. Uke 35. Fullstendige løsningsforslag finnes på emnesidene for 2017.


TMA 4140 Diskret Matematikk, 3. forelesning

MAT1030 Diskret Matematikk

Kvantorer. MAT1030 Diskret matematikk. Kvantorer. Kvantorer. Eksempel. Eksempel (Fortsatt) Forelesning 8: Predikatlogikk, bevisføring

MAT1030 Diskret matematikk

UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Løsningsforslag oblig. innlevering 1

Matematikk for IT, høsten 2017

Slides til 1.6 og 1.7. Andreas Leopold Knutsen

UNIVERSITETET I OSLO

Transkript:

INF1800 Forelesning 20 Førsteordens logikk Roger Antonsen - 22. oktober 2008 (Sist oppdatert: 2008-10-22 10:51) Mer om førsteordens logikk Tillukninger Vi har definert semantikk kun for lukkede formler. Det er ikke vanskelig å utvide definisjonen til formler med frie variable; se boka for detaljer. Følgende er nyttig når vi har frie variable. Definisjon (Tillukning). La F være en formel med frie variable x 1,..., x n. x 1 x 2... x n F kalles den universelle tillukningen av F. x 1 x 2... x n F kalles den eksistensielle tillukningen av F. Ekvivalens Definisjon (Ekvivalens). To lukkede førsteordens formler A og B er ekvivalente hvis enhver modell som gjør A sann, også gjør B sann, og vice versa. Sagt på en annen måte, for enhver modell M, så vil M = A hvis og bare hvis M = B. Vi skriver A B når A og B er ekvivalente. En annen vanlig skrivemåte er A B. A og B er ekvivalente formler hvis og bare hvis formelen (A B) (B A) er gyldig. Alle gyldige formler er ekvivalente med hverandre. Alle uoppfyllbare formler er ekvivalente med hverandre. Kvantorer og negasjon xf er ekvivalent med x F. xf er ekvivalent med x F. 1

Det er en fin øvingsoppgave å bevise disse. For å bevise den øverste av dem, må vi bevise følgende. 1. For alle modeller M, hvis M = xf, så M = x F. 2. For alle modeller M, hvis M = x F, så M = xf. Vi nøyer oss med å vise 1; resten er øvingsoppgaver. For å vise 1, la M være en modell slik at M = xf. Da er det slik at M = xf, det vil si, det ikke er slik at M = xf Da fins et element a i domenet til M slik at M = F[x/ā]. Da vil M = F[x/ā], og da holder M = x F. Distribusjon av kvantorer x(px Qx) er ekvivalent med xpx xqx. x(px Qx) er ekvivalent med xpx xqx. Det er ikke slik at x(px Qx) er ekvivalent med xpx xqx. Det er ikke slik at x(px Qx) er ekvivalent med xpx xqx. x(px Qx) er ekvivalent med xpx xqx. x(px Qx) er ekvivalent med x( Px Qx), som er ekvivalent med x Px xqx, som er ekvivalent med xpx xqx, som er ekvivalent med xpx xqx. Omdøping av variable Hvis y er en variabel som ikke forekommer fri i F, så holder følgende. xf er ekvivalent med yf[x/y]. xf er ekvivalent med yf[x/y]. Her er F[x/y] resultatet av å erstatte alle frie forekomster av x i F med y. 2

Eksempel. xpx er ekvivalent med ypy. Her er ypx[x/y] = ypy, fordi Px[x/y] = Py. Flere ekvivalenser Hvis x er en variabel som ikke forekommer fri i F, så holder følgende. xf er ekvivalent med F. x(f G) er ekvivalent med F xg. x(f G) er ekvivalent med F xg. x(f G) er ekvivalent med F xg. x(f G) er ekvivalent med F xg. x(f G) er ekvivalent med F xg. x(f G) er ekvivalent med F xg. x(g F) er ekvivalent med xg F. x(g F) er ekvivalent med xg F. Vi kan dytte kvantoren innover. Preneks normalform Definisjon. En lukket førsteordens formel er på preneks normalform (PNF) hvis den er på formen hvor Q i {, } og F er kvantorfri. Q 1 x 1 Q 2 x 2... Q n x n F 3

Eksempel. Følgende formler er på preneks normalform. Pa xpx x y(rxy Ryx) Eksempel. Følgende formler er ikke på preneks normalform. Pa xqx x(px yrxy) x( yrxy zsxz) Teorem. Enhver lukket førsteordens formel er ekvivalent med en lukket førsteordens formel på preneks normalform. Hvis F er en lukket førsteordens formel, så kan vi konstruere en ekvivalent formel på preneks normalform på følgende måte. 1. Omdøp alle variable slik at ingen kvantorer binder samme variabel. 2. Flytt kvantorene utover ved hjelp av ekvivalensene vi har sett på. Eksempel. (Pa ( xqx xrx)) (Pa ( xqx yry)) (Pa x(qx yry)) (Pa x y(qx Ry)) x(pa y(qx Ry)) x y(pa (Qx Ry)) 4

Litt om å føre bevis Bevisteknikker Siden noe av det viktigste vi gjør i dette kurset er å bevise påstander, kan det være greit å si noe om hvordan vi gjør det. Oppgave. Vis at hvis 1, så 2. 1. Et direkte bevis. Forsøk alltid dette først. Anta 1 og vis klart og tydelig hvorfor denne antakelsen fører til 2. 2. Et motsigelsesbevis. Hvis et direkte bevis ikke er mulig. Anta for motsigelse at påstanden ikke holder, dvs. at 1 og ikke 2. Vis klart og tydelig hvorfor denne antakelsen fører til en motsigelse. Konkluder med at påstanden må holde. 3. Et bevis for den kontrapositive påstanden: hvis ikke 2, så ikke 1. Dette er essensielt det samme som en motsigelsesbevis. Direkte versus indirekte bevis Noen fordeler med direkte bevis: Er som regel enklere å lese. Kan inneholde mer informasjon. Er mer konstruktivt. Kan gi mer intuisjon om grunnene for at noe holder. Noen fordeler med motsigelsesbevis: Kan være enklere å gjennomføre. Kan være kortere enn direkte bevis. Å vise at noe ikke holder Oppgave. Vis at ikke X. Anta X og vis klart og tydelig hvorfor denne antakelsen fører til en motsigelse. Dette er ikke et motsigelsesbevis, men et direkte bevis. A A. A. A 5

Noen tommelfingerregler Oppgave. Vis at X. Noen tommelfingerregler: 1. Sjekk at du behersker alle begrepene som er brukt. 2. Vær klar og tydelig i argumentasjonen. 3. Bruk alle antakelsene. 4. Vis at antakelsene nødvendigvis medfører konklusjonen. 5. Forsøk først med et direkte bevis. Bevis for for alle -påstander Se på påstanden For alle x i S, så er det slik at P(x). Vi kan vise denne påstanden ved å vise at P(a) holder for hvert element a i S. Men hva hvis S er svært stor eller uendelig? Vi kan generalisere fra et vilkårlig element: Velg et vilkårlig element a S. Vis at P(a) holder. Siden a var tilfeldig valgt, så må påstanden holde. 6