数理逻辑归结法原理

数理逻辑(证明论、递归论、模型论和公理集合论)(2010-10-28 00:14:03)转自新浪博客1930年以后，数学逻辑开始成为一个专门学科，得到了蓬勃发展。

哥德尔的两个定理证明之后，希尔伯特的有限主义纲领行不通，证明论出现新的情况，主要有两方面：通过放宽有限主义的限制来证明算术无矛盾性以及把证明形式化、标准化，这些主要是在三十年代完成。

同时哥德尔引进递归函数，发展成递归论的新分支，开始研究判定问题。

而哥德尔本人转向公理集合论的研究，从此出现公理集合论的黄金时代。

五十年代模型论应运而生，它与数学有着密切联系，并逐步产生积极的作用。

1、证明论证明论又称元数学，它研究数学的最基本活动—证明的合理性问题。

研究这类数学基础的问题原来一直是哲学家的事，后来才成为数学家的事。

这个转变发生在1893年弗雷格发表《算术基础规则》之时，后来希尔伯特和他的许多合作者使这种思想发展成一门学科—元数学，目的是用数学方法来研究整个数学理论。

要使数学理论成为一个合适的研究对象，就必须使之形式化。

自从希尔伯特和阿克曼所著《理论逻辑纲要》第一版在1928年出版以来，在实践中用得最多的是具有等式的一阶谓词演算(以及高阶谓词演算)。

许多理论可以用一阶理论来表述，它比较简单方便，具有多种形式。

从基础的观点来看，有两个理论最为重要，因而研究也最多。

这两个理论就是形式化的皮亚诺算术理论与形式化的集合论。

因为大多数观代数学理论都可以在这两个理论范围内发展，所以这两个理论的合理性如果得到证实，也就是向数学的可靠性迈进了一大步。

“希尔伯特计划”无非就是要找到一个有限的证明步骤来证明算术的无矛盾性。

这里“有限”的意义是由法国年轻数学家厄布朗明确提出的，他认为下列条件必须满足：必须只讨论确定的有限数目的对象及函数；这些对象及函数要能确定它们的真值产生协调一致的计算结果；一个对象如不指出如何构造它就不能肯定其存在；必须永远不考虑一个无穷集体中所有对象的集合；一个定理对于一组对象都成立的意思是，对于每个特殊的对象，可以重复所讲的普遍论证，而这普遍论证只能看成是结果特殊论证的原型。

数理逻辑的基本原理与推理方法数理逻辑是一门研究命题、谓词、推理和证明的学科。

它利用符号和数学方法来描述、分析和判断一系列命题之间的关系。

在数理逻辑中，有一些基本的原理和推理方法，可以帮助我们理解和解决问题。

本文将探讨数理逻辑的基本原理和推理方法，以便读者能够更好地理解和运用数理逻辑。

数理逻辑的基本原理包括命题逻辑和谓词逻辑。

命题逻辑是最基本的逻辑系统，研究命题之间的逻辑关系。

一个命题是能够判断真假的陈述句。

在命题逻辑中，我们用符号来表示命题，如P、Q和R。

符号“∧”表示命题的合取（与）、符号“∨”表示命题的析取（或）、符号“→”表示条件（蕴含）以及符号“¬”表示否定。

这些符号可以帮助我们构建命题之间的复合命题，并进行逻辑推理。

在命题逻辑中，有一些基本的推理方法可以帮助我们根据已知命题推导出新的命题。

其中包括析取三段论、假言三段论、摩尔根定律等。

析取三段论是指如果一个命题是两个已知命题的析取，那么这个命题也成立。

例如，如果P成立，Q成立，那么(P∨Q)也成立。

假言三段论是指如果一个命题是一个已知命题的条件，另一个命题是条件成立时所得出的结论，那么这个结论也成立。

例如，如果P成立会导致Q成立，而P成立，那么Q也成立。

摩尔根定律是指命题的否定可以通过互换逻辑运算符，并对子命题进行否定得到。

例如，¬(P∧Q)等价于¬P∨¬Q。

谓词逻辑是一种更为复杂的逻辑系统，用于描述命题中涉及对象的属性和关系。

在谓词逻辑中，我们引入了量词∀和∃，分别表示“对于所有”和“存在”的含义。

谓词逻辑允许我们对命题中的对象进行全称量化和存在量化，并进行逻辑推理。

谓词逻辑的基本原理和推理方法类似于命题逻辑，但涉及到更多的概念和符号。

推理是数理逻辑的核心，它旨在根据已知命题推导出新的命题。

推理方法有很多种，例如直接证明、间接证明和归谬法。

直接证明是一种常见的推理方法，它通过列举命题的前提和规则，逐步推导出结论。

归结原则总结简介归结原则是一种推理和证明方法，常用于数学和逻辑学中。

它可以将一个复杂的问题归结为一系列更简单的子问题，从而更容易理解和解决。

在归结原则中，我们首先将问题表达为一个或多个命题，然后使用归结推理规则对这些命题进行推理。

通过反复应用归结推理规则，最终可以得到一个完整的证明或解答。

归结推理规则归结推理规则是归结原则的核心。

它包括两个基本规则：归结规则和消解规则。

归结规则归结规则是将复杂的命题归结为更简单的命题的方法。

具体来说，如果我们有一个复合命题A，它可以被归结为两个更简单的命题A1和A2。

归结规则的常见形式包括析取归结和合取归结。

析取归结析取归结规则用于将一个复合命题归结为两个获取其中一个成立的更简单的命题。

设有一个复合命题A，它可以被表示为A1或A2，如果我们可以证明其中之一成立，那么就可以说A成立。

形式化表示如下：A = A1 ∨ A2A1为真或A2为真，则A为真合取归结合取归结规则用于将一个复合命题归结为两个同时成立的更简单的命题。

设有一个复合命题A，它可以被表示为A1和A2，如果我们可以证明A1和A2同时成立，那么就可以说A成立。

形式化表示如下：A = A1 ∧ A2A1为真且A2为真，则A为真消解规则消解规则是归结推理中另一个重要的规则。

它可以用于推导出新的命题，从而进一步简化问题。

消解规则的基本思想是消除归结规则中的冗余部分，从而得到更简洁的表达。

具体来说，消解规则通过删除具有相反符号的命题，产生新的命题。

形式化表示如下：A1 ∨ P¬P ∨ A2———A1 ∨ A2归结原则的应用归结原则在数学和逻辑学中有广泛的应用，特别是在证明和解答复杂问题时。

在数学中，归结原则可以用于证明定理和解决问题。

通过将问题归结为更简单的子问题，我们可以逐步推导出定理的证明或问题的解答。

在逻辑学中，归结原则可以用于构建逻辑推理系统和推理引擎。

通过应用归结推理规则，我们可以自动推理出命题的真值，从而实现自动推理和证明。

大学数学数理逻辑数理逻辑是大学数学中的一门重要学科，它研究命题、论证和推理的规律和方法。

数理逻辑在数学、计算机科学、哲学等领域有着广泛的应用。

本文将从数理逻辑的基本概念、命题逻辑和谓词逻辑等方面进行论述，以帮助读者更好地理解和应用数理逻辑。

一、数理逻辑的概念和基本原理数理逻辑，又称形式逻辑，是一种通过形式化的符号系统来研究命题、论证和推理的学科。

它主要关注推理的正确性和有效性，旨在分析命题之间的逻辑关系，并通过推理规则来推断新的结论。

数理逻辑的基本原理包括命题、谓词、量词和推理规则等。

命题是陈述句，可以为真或者假，其真值可以通过逻辑运算进行组合。

谓词是对对象进行描述的函数，通过给定一个或多个对象来判断一个命题的真值。

量词用来量化命题中的变量，包括全称量词和存在量词。

推理规则是根据数理逻辑的规则进行合乎逻辑的推理步骤，如假言推理、略化推理等。

二、命题逻辑命题逻辑是数理逻辑的一个重要分支，它研究命题之间的逻辑关系。

命题逻辑主要包括命题的联结词、真值表和等价演算等。

1. 命题的联结词命题的联结词包括合取（∧）、析取（∨）、蕴含（→）和否定（¬）等，分别表示与、或、蕴含和非的关系。

通过这些联结词，可以对多个命题进行逻辑运算，得到一个新的命题。

2. 真值表真值表是用来列出所有可能的取值情况，并给出联结词的运算结果。

通过真值表，可以判断联结词的真值和命题之间的逻辑关系。

3. 等价演算等价演算是通过代换规则和等价关系，将逻辑表达式转化为等价的形式。

常用的等价演算规则包括分配律、德摩根律等，它们使得逻辑表达式的推导更加简化和便捷。

三、谓词逻辑谓词逻辑是数理逻辑的另一个重要分支，它引入了谓词和量词的概念，用于更精确地描述和推理命题。

谓词逻辑主要包括谓词符号、量词和量词的运用等。

1. 谓词符号谓词符号是用来描述对象的属性或者关系的符号，它通常代表一个函数，通过给定一个或多个参数来判断命题的真值。

谓词符号包括等于（=）、大于（>）等，通过它们可以对对象进行进一步的描述和区分。

归结原理是什么归结原理是一种思维方式和分析方法，它是指将复杂的问题或现象归结为简单的基本原理或规律，从而更好地理解和解决问题。

归结原理在科学研究、逻辑推理、问题解决等方面都有着重要的应用价值。

在本文中，我们将深入探讨归结原理的含义、特点以及在实际应用中的重要性。

首先，归结原理的核心思想是将复杂的问题简化为简单的基本原理或规律。

这种简化并不是为了忽略问题的复杂性，而是为了更好地理解和解决问题。

通过归结原理，我们可以将一个看似复杂的问题分解为若干个简单的部分，然后逐个加以分析和解决，最终得到全面而准确的结论。

这种思维方式可以帮助我们理清问题的逻辑关系，找到问题的根本原因，从而更好地应对挑战和解决困难。

其次，归结原理的特点是简洁性和普适性。

简洁性体现在归结原理能够将复杂的问题简化为简单的基本原理或规律，使得问题的分析和解决变得更加清晰和高效。

普适性则表现在归结原理适用于各种不同领域和问题，不受限于特定的学科或领域。

无论是自然科学、社会科学还是工程技术，归结原理都具有普遍的适用性，可以帮助人们更好地理解和解决问题。

最后，归结原理在实际应用中具有重要的意义。

首先，它可以帮助人们更好地理解和应对复杂的现实问题。

通过将复杂问题简化为简单的基本原理或规律，我们可以更好地理清问题的逻辑关系，找到问题的根本原因，从而更好地应对挑战和解决困难。

其次，归结原理可以帮助人们进行科学研究和创新。

在科学研究中，归结原理可以帮助科学家们理清问题的本质和规律，从而推动科学知识的发展和创新。

最后，归结原理还可以帮助人们进行有效的逻辑推理和问题解决。

通过将复杂问题简化为简单的基本原理或规律，我们可以更好地进行逻辑推理和问题分析，从而得出准确而全面的结论。

综上所述，归结原理是一种思维方式和分析方法，它能够帮助人们更好地理解和解决复杂的问题。

归结原理的核心思想是将复杂的问题简化为简单的基本原理或规律，它具有简洁性和普适性，并在实际应用中具有重要的意义。

归结推理方法（三）引入新课：数理逻辑为知识的推理奠定了基础；基于一阶谓词逻辑的推理方法，是一种机械化的可在计算机上加以实现的推理方法。

一、命题逻辑✧命题逻辑和谓词逻辑是两种逻辑；对知识的形式化表示，特别是定理的自动证明发挥了重要作用。

✧谓词逻辑是在命题逻辑的基础上发展起来的。

命题逻辑可看作是谓词逻辑的一种特殊形式。

（一）命题定义1能够分辨真假的语句称作命题定义2一个语句如果不能再进一步分解成更简单的语句，并且又是一个命题，则称此命题为原子命题。

说明：（1）原子命题是命题中最基本的单位，用P,Q,R,…..大写拉丁字母表示。

而命题的真与假分别用“T”与“F”表示。

命题代表人们进行思维时的一种判断，或者是真。

或者是假，只有这两种情况。

若命题的意义为真，则记为T。

若命题的意义为假，则记为F。

（2）一般情况下，只有陈述句才可能是命题，因为只有陈述句才能分辨真假。

如“太阳从西边升起”、“雪是白色的”等等都是陈述句，而其他的一些句子如疑问句、祈使句、感叹句等均不能分辨其真假。

象这样的没有真假意义的句子就不是命题。

（3）并不是所有的陈述句都是命题；例如，“这个句子是假的”。

显然无法判断该语句的真假，这个语句不是命题。

（4）在有些情况下，要判断一个陈述句的真假，是需要一定条件的，即该陈述句在一种条件下，其逻辑值为真，但在另一种条件下，其逻辑值为假。

比如，“1+1=10”。

（5）用大写字母表示的命题既可以是一个特定的命题，也可以是一个抽象命题。

前者称为命题常量，后者称为命题变量。

对于命题变量，只有把确定的命题代入后，它才可能有明确的逻辑值（T或F）。

（二）命题公式连接词：在日常生活中，可以通过连接词将一些简单的陈述句组成较为复杂的语句，称为复合句。

较复杂的定义。

～：称为“非”或“否定”。

其作用是否定位于它后面的命题。

当命题P为真时，～P为假；当P 为假时，～P为真。

∨：称为“析取”。

它表示被它连接的两个命题具有“或”关系。

数学中的数学逻辑学数学逻辑学作为一门独立的数学分支，研究的是数学系统的结构、推理规则和证明方法。

它是数学的基础，为数学的发展和应用提供了理论基础。

本文将介绍数学逻辑学的起源和发展、基本概念和主要原理，并探讨其在数学研究和应用中的重要性。

一、起源与发展数学逻辑学最早起源于古希腊，当时的哲学家们试图通过逻辑推理来证明数学命题的真假。

然而，直到19世纪，随着数学的发展和形式化的需求，数学逻辑学才逐渐成为一门独立的学科。

19世纪末和20世纪初，逻辑学和数学逻辑学取得了突破性的进展。

罗素和怀特海等逻辑学家提出了集合论和数理逻辑的基本原理，形成了现代数学逻辑学的基础。

随后，数学领域中的公理化方法和形式推理得以广泛应用，为数学研究和推理提供了有力工具。

二、基本概念1. 命题逻辑命题逻辑是数学逻辑学的一个重要分支，研究的是命题的真值和推理规则。

在命题逻辑中，命题分为真和假两种情况，通过逻辑连接词（如与、或、非）进行组合形成复合命题。

通过推理规则，可以推导出新的命题。

2. 谓词逻辑谓词逻辑是一种较为复杂的逻辑系统，用于描述关于个体和属性之间的关系。

在谓词逻辑中，使用谓词来描述属性或关系，使用量词来表示命题的范围。

谓词逻辑在数学推理和证明中具有广泛的应用，尤其是在数学分析和代数中。

3. 析取范式与合取范式在命题逻辑中，析取范式和合取范式是两种重要的命题形式。

析取范式指的是将多个命题通过析取连接词组合成一个命题，而合取范式则是将多个命题通过合取连接词组合成一个命题。

通过使用析取范式和合取范式，可以对复杂的命题进行简化和分析。

三、主要原理1. 排中律排中律是命题逻辑中的一个基本原理，指的是对于任意命题，其要么为真，要么为假。

排中律在数学证明中经常用到，可以将证明过程转化为一个二分法，确保最终得出结论。

2. 确定性原理确定性原理是谓词逻辑中的一个重要原理，用于确定命题的真值。

确定性原理要求在逻辑推理中，对于给定的命题集合，要么存在一个模型使得所有的命题都为真，要么存在一个模型使得所有的命题都为假。

数理逻辑的基本原理与应用数理逻辑是研究符号推理的一种科学，它以数学方法为基础，通过形式化的方法研究符号的组合关系和推理规律，以达到精确地描述、分析和推演各种事物的目的。

本文将介绍数理逻辑的基本原理、基础概念以及在实际应用中的一些例子。

一、基本原理1. 符号逻辑符号逻辑是指用符号来表示推理过程和结果的方法。

在符号逻辑中，将各种存在的概念和关系都用符号来表示，使推理的过程变得形式化和规范化，从而保证推理的正确性和可靠性。

2. 命题逻辑命题逻辑是最基础的数理逻辑，它研究各种命题之间的关系。

在命题逻辑中，每个命题都用变量来表示，例如P代表“今天天气晴朗”，Q代表“明天下雨”。

命题逻辑中的逻辑符号包括否定、合取、析取、蕴含、等价等。

3. 谓词逻辑谓词逻辑研究命题中涉及到的个体和属性之间的关系。

在谓词逻辑中，用限定词和谓词来表示个体和属性，例如“每个人都有一个名字”这个命题可以表示为∀x，∃y，person(x)→has_name(x,y)，其中∀表示“每个”，∃表示“存在”，person(x)表示“x是人”，has_name(x,y)表示“x有一个名字y”。

4. 模态逻辑模态逻辑是研究各种命题的可能性和必然性等模态概念的逻辑。

在模态逻辑中，引入可能性和必然性等概念的逻辑符号，例如“可能”、“必然”等。

二、基础概念1. 命题命题是陈述语句中可以明确真假的句子，例如“上海是中国的一座城市”，“1+1=3”等。

命题可以用符号表示，例如P表示“上海是中国的一座城市”。

2. 联结词联结词是用来连接命题的逻辑符号，例如“非（not）”、“与（and）”、“或（or）”、“蕴含（imply）”等。

3. 符号和解释符号和解释是数理逻辑中非常重要的概念，符号是用来代表命题和联结词的符号，而解释是对这些符号进行解释的规则。

例如“甲是女士”这个命题可以用P表示，其解释为“其中甲是人，且甲是女性”。

4. 推理推理是数理逻辑的核心内容，它是指通过已有的命题推出新的命题。

2.1 归结原理概述归结原理由J.A.Robinson于1965年提出，又称为消解原理。

该原理是Robinson在Herbrand理论基础上提出的一种基于逻辑的、采用反证法的推理方法。

由于其理论上的完备性，归结原理成为机器定理证明的主要方法。

定理证明的实质就是要对给出的（已知的）前提和结论，证明此前提推导出该结论这一事实是永恒的真理。

这是非常困难的，几乎是不可实现的。

要证明在一个论域上一个事件是永真的，就要证明在该域中的每一个点上该事实都成立。

很显然，论域是不可数时，该问题不可能解决。

即使可数，如果该轮域是无限的，问题也无法简单地解决。

Herbrand采用了反证法的思想，将永真性的证明问题转化成为不可满足性的证明问题。

Herbrand理论为自动定理证明奠定了理论基础，而Robinson的归结原理使得自动定理证明得以实现。

因此，归结推理方法在人工智能推理方法中有着很重要的历史地位。

从某种意义上讲大部分人工智能问题都可以转化为一个定理证明问题。

- 归结法的特点归结法是与演绎法完全不同的，新的逻辑演算算法。

它是一阶逻辑中，至今为止的最有效的半可判定的算法。

也是最适合计算机进行推理的逻辑演算方法。

半可判定，即，一阶逻辑中任意恒真公式，使用归结原理，总可以在有限步内给以判定（证明其为永真式）。

- 归结法基本原理归结法的基本原理是采用反证法或者称为反演推理方法，将待证明的表达式（定理）转换成为逻辑公式（谓词公式），然后再进行归结，归结能够顺利完成，则证明原公式（定理）是正确性的。

例如：由命题逻辑描述的命题：A1、A2、A3 和B，要求证明：如果A1ΛA2ΛA3成立，则B成立，即：A1ΛA2ΛA3 → B是重言式（永真式）。

归结法的思路是：A1ΛA2ΛA3 → B是重言式等价于A1ΛA2ΛA3Λ～B是矛盾式，也就是说永假式。

反证法：证明A1ΛA2ΛA3Λ～B 是矛盾式（永假式）归结的目的是建立基本规则证明该条定理（事实）成立。

5.2 命题归结原理通过对公式表示形式的标准化，我们可以在这样标准化的形式上面对公式进行计算。

这种计算就是简单的加减计算。

从而可以实现到计算机上用程序来完成。

对于在标准形式上进行的公式演算，主要采用1965年Robinson 提出的归结原理来实现。

本小节首先来看看命题形式系统上的归结原理和归结方法。

5.2.1 归结定义我们知道在形式系统上的推理主要采用分离规则的方法：P ，P QQ我们将这个规则转化成子句集合：⎩⎨⎧∨⌝Q P P对于这个子句集合，根据分离规则可以得到公式Q 。

而Q 得到可以看作是以上两个子句中，将P P ⌝,合并得结果。

根据主要的特性，我们给出归结原理的定义如下：1、二元归结：21,C C 为分别为FSPC 中，含有互补文字的子句，L 1= ⌝L 2那么下面推理称为二元归结：C 1 , C 2)()(2211L C L C -∨-A1vA2vA3, ~A1vB1, ~B1,~A2,~A3 :::A2vA3vB1:::A2vA3 ::A3 :: 0其中，称C 1 , C 2为归结母式，)()(2211L C L C -∨-为归结结果，L 1L 2为归结基。

PvRvQ Pv~RvB :: PvQvB如果赋值f 使得f(c1)=1,且f(c2)=1.例如：在子句集 Q R P C ∨∨⌝=1 1)()(1=∨∨⌝=Q R P f C fQ P C ⌝∨=2 1)()(2=⌝∨=Q P f C f进行归结。

1、以P ，⌝P 为归结基Q Q R ⌝∨∨1{C1,C2,C3,C4,D1}A1,A2,A3,{C11,C12, C21,C22,C23, C3, D1,D2}-- 口2、以Q, ⌝Q 为归结基P R P ∨∨⌝ 1~P, P; 02、空子句：不含有任何文字的子句，称为空子句，记做口。

3、归结原理：设S 为一子句集，称C 是S 的归结结果，如果存在子句序列C 1……L C (=C),使C k (k=1……L)或者是S 中的子句，或者是C i ，C j 的归结结果（i,j<k ）；该序列称为由S 推导出C 的归结序列；当C 为空子句时，该序列是S 的一个否证。