Discrete_Maths_review1

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数理逻辑部分复习大纲1命题逻辑基本概念1.1基本内容1.1.1命题与联结词(1)命题与真值:命题的定义、命题的真值、真命题、假命题、简单命题(原子命题)、复合命题。

(2)命题及其真值的符号化:用p、q、r等小写字母表示命题称为命题的符号化;用1表示真,用0表示假,称为真值的符号化(3)常用联结词以及基本复合命题:①“非(或否定)”符号化为¬,称¬为否定连接词;否定式:设p为命题,¬p为真当且仅当p为假.②“与(或并且)”符号化为∧,称∧为合取联结词;合取式:设p,q为二命题,p∧q为真当且仅当p与q同时为真.③“或(可兼或)”符号化为∨,称∨为析取联结词;析取式:设p,q为二命题,p∨q为假当且仅当p与q同时为假.④“如果,则”符号化为→,称→为蕴涵连接词;蕴涵式:设p,q为二命题,p→q为假当且仅当p为真,q为假.⑤“当且仅当”符号化为↔,称↔为等价连接词;等价式:设p,q为二命题,p↔q为真当且仅当p与q要么同时为真,要么同时为假.记S={¬,∧,∨,→,↔)};称S为常用连接词集.(4)复合命题:基本复合命题以及多次使用常用连接词集S中的联结词复合而成的命题统称为复合命题;可兼或(相容或)可以用基本复合命题来表示,但是排斥或要用非基本复合命题来表示,其表示形式一般为(p∧¬q)∨(¬p∧q).1.1.2命题公式及其赋值(1)命题常项及命题变项:命题常项(简单命题),命题变项(取值为1或者0的变量如p、q、r等).(2)命题公式与赋值:合式公式的定义,公式的层次,公式的赋值,成真赋值,成假赋值,真值表.(3)命题公式的类型:重言式(永真式),矛盾式(永假式),可满足式.(4)判断公式类型的方法:用真值表判断公式的类型,求公式的成真赋值、成假赋值判断公式的类型.1.2基本要求(1)分清简单命题与复合命题.(2)深刻理解5种常用联结词(¬,∧,∨,→,↔)的含义,并能准确应用它们将基本复合命题以及复杂复合命题进行符号化,并由所含简单命题的真值求出求出复合命题的真值,并要注意以下几点:•分清“p→q”的逻辑关系,真值以及在自然语言中的不同描述.•分清“p∧q”的逻辑关系,以及合取联结词在自然语言中各种各样的描述.•分清“p∨q”的逻辑关系,以及合取联结词在自然语言中各种各样的描述;尤其是要弄清楚“相容或”与“排斥或”得区别与联系.(3)深刻理解命题公式的赋值,成真赋值,成假赋值,重言式(永真式),矛盾式(永假式),可满足式等概念.(4)熟练地写出给定命题公式的真值表,准确的判断命题公式的类型以及求公式的成真赋值成假赋值.1.3基本题型题型一将一个命题或者复合命题的符号化.题型二求复合命题的真值以及命题公式的赋值.题型三给定一个命题公式判断公式的类型.2命题逻辑等值演算2.1基本内容2.1.1等值式与基本等值式(1)等值式:若A↔B为重言式,则称A与B是等值的,记为A⇔B,并称A⇔B为等值式.(2)基本等值:1)双重否定律:A⇔¬¬A2)幂等律:A⇔A∨A,A⇔A∧A3)交换律:A∨B⇔B∨A,A∧B⇔B∧A4)结合律:(A∨B)∨C⇔A∨(B∨C),(A∧B)∧C⇔A∧(B∧C)5)分配律:A∨(B∧C)⇔(A∨B)∧(A∨C),A∧(B∨C)⇔(A∧B)∨(A∧C)6)棣摩根律:¬(A∨B)⇔¬A∧¬B,¬(A∧B)⇔¬A∨¬B7)吸收律:A⇔A∨(A∧B),A⇔A∧(A∨B)8)零律:A∨1⇔1,A∧0⇔09)同一律:A∨0⇔A,A∧1⇔A10)排中律:A∨¬A⇔111)矛盾律:A∧¬A⇔012)蕴含等值式:A→B⇔¬A∨B13)等价等值式:A↔B⇔(A→B)∧(B→A)14)假言易位:A→B⇔¬B→¬A15)等值否定式:A↔B⇔¬A↔¬B16)归谬论:(A→B)∧(A→¬B)⇔¬A(3)等值演算:由已知的等值式推演出另外的一些等值式的过程.(4)置换规则:设Φ(A)是含公式A的命题公式,Φ(B)是用公式B置换了Φ(A)中所有的A后得到的命题公式,若A⇔B,则Φ(A)⇔Φ(B).(5)重言式与矛盾式的判别方法:公式A为重言式当且仅当A⇔1,公式A为矛盾式当且仅当A⇔0.2.1.2析取范式与合取范式(1)与范式相关的概念:命题变项及其否定统称为文字;简单析取式,简单合取式;析取范式,合取范式;极小项,极大项;主析取范式,主合取范式.(2)主要定理:简单析取式为重言式以及简单合取式为矛盾式定理;范式的性质定理;范式存在定理;极大项与极小项关系定理;主范式存在定理.(3)求一个公式A的主析取范式的方法:方法一等值演算法①消去联结词→,↔(若存在的话).②利用双重否定率消去否定号或利用棣摩根律否定号内移.③利用∧对∨的分配律求析取范式,利用∨对∧的分配律求合取范式.④将析取范式中不是极小项的简单合取式利用排中律、同一律、分配律化成若干极小项.⑤将极小项用名称m i表示,使用幂等律进行合并,然后进行排序.方法二真值表法①写出公式A的真值表.②找出A的成真赋值.③求出每个成真赋值对应的极小项(用命题变项及其否定式表示的形式);再用m i表示,然后按角标排序.(4)求一个公式A的主合取范式的方法:方法一等值演算法①消去联结词→,↔(若存在的话).②利用双重否定率消去否定号或利用棣摩根律否定号内移.③利用∧对∨的分配律求析取范式,利用∨对∧的分配律求合取范式.④将析取范式中不是极大项的简单合取式利用排中律、同一律、分配律化成若干极大项.⑤将极大项用名称M i表示,使用幂等律进行合并,然后进行排序.方法二真值表法①写出公式A的真值表.②找出A的成假赋值.③求出每个成假赋值对应的极大项(用命题变项及其否定式表示的形式);再用M i表示,然后按角标排序.方法三由A的主析取范式求出A的主合取范式.(5)主析取范式的用途①求公式的成真赋值与成假赋值.②判断公式的类型.③判断公式A与B是否相等.④解决一些实际问题.2.2基本要求(1)深刻理解等值式的定义,理解公式之间的等值关系具有自反性、对称性、传递性.(2)牢记基本等值式的名称及它们的内容.(3)熟练地应用基本等值式以及置换规则进行等值演算.(4)了解文字、简单析取式、简单合取式,析取范式、合取范式等概念.(5)深刻理解极小项、极大项的定义,名称、下角标与成真成假赋值的关系,主析取范式与主合取范式.(6)熟练掌握求主析取范式、主合取范式的方法.(7)会用主析取范式求公式的成真、成假赋值,判断公式的类型,判断两个公式是否等值.2.3基本题型题型一用等值演算法证明某个公式是重言式或者矛盾式.题型二用等值演算法证明两个公式相等.题型三通过求公式的主析取范式或者主合取范式判断公式的类型.题型四用主析取范式判断两个公式是否相等3命题逻辑的推理理论3.1基本内容3.1.1推理的形式结构(1)推理证明:推理的形式结构的符号化形式:A1∧A2∧···∧A k→B(3.1)若公式(3.1)为重言式,称推理为有效的(或正确的),若(3.1)不是重言式,称推理是无效的(或错误的).若推理正确,将公式(3.1)记为如下形式:A1∧A2∧···∧A k⇒B(3.2)(2)判断推理是否正确的方法:①真值表法.②等值演算法.③主析取范式法.(3)推理定律(重言蕴涵式):重要的推理定律有9条①附加律A⇒(A∨B)②化简律(A∧B)⇒A或(A∧B)⇒B③假言推理(A→B)∧A⇒B④拒取式(A→B)∧¬B⇒¬A⑤析取三段论(A∨B)∧¬B⇒A⑥假言三段论(A→B)∧(B→C)⇒(A→C)⑦等价三段论(A↔B)∧(B↔C)⇒(A↔C)⑧构造性二难(A→B)∧(C→D)∧(A∨C)⇒(B∨D)⑨破坏性二难(A→B)∧(C→D)∧(¬B∨¬D)⇒(¬A∨¬C)3.1.2自然推理系统LL有字母、合式公式、推理规则构成.常用的推理规则由下面的12条组成:⑴前提引入规则⑵结论引入规则⑶置换规则⑷假言推理规则A→BA ∴B⑸附加规则A ∴A∨B⑹化简规则A∧B ∴A⑺拒取式规则A→B ¬B ∴¬A⑻假言三段论规则A→B B→C ∴A→C⑼析取三段规则A∨B ¬B ∴A⑽构造性二难规则A→B C→D A∨C ∴B∨D⑾破坏性二难规则A→B C→D ¬B∨¬D ∴¬A∨¬C⑿合取引入规则AB ∴A∧B3.1.3在自然推理系统L中构造证明推理的形式结构(3.1)改写成如下形式:前提:A1,A2,...,A k结论:B构造证明方法如下.直接证明法:由前提A1,A2,...,A k出发,应用推理规则,推出B.附加前提证明法:当结论为C→B形式时,可以将C列入前提,然后用直接证明法推出B.归谬法证明:将结论B的否定式¬B列入前提中,然后用直接证明法。

3.2基本要求(1)理解并记住推理形式结构的如下两种形式①A1∧A2∧···∧A k→B②前前提:A1,A2,...,A k结论:B(2)熟练掌握判断推理是否正确的不同方法,如真值表法、等值演算法、主析取范式法等.(3)牢记系统L中各条推理规则的内容及名称.(4)熟练掌握在L系统中构造证明的直接证明法、附加前提法、归谬法.3.3基本题型题型一用等值演算判断推理是否正确.题型二用主析取范式法判断推理是否正确.题型三在自然推理系统L中用直接证明法证明推理是否正确.题型四在自然推理系统L中用附加前提法证明推理是否正确.题型五在自然推理系统L中用归谬法证明推理是否正确.4一阶逻辑基本概念4.1基本内容4.1.1一阶逻辑命题符号化个体词个体,个体常项,个体变项,个体域,有限个体域,无限个体域,全总个体域.谓词谓词常项、谓词变项,1元谓词(表示事物性质),n(n≥2)元谓词(表示事物之间的关系),0元谓词,特性谓词.量词及其分类量词,全称量词,存在量词.命题符号化设D为个体域①“D中所有x具有性质F”,符号化为∀xF(x)②“D中有的x具有性质F”,符号化为∃xF(x)③“对D中所有x而言,如果x有性质F,x就有性质G”,则符号化为∀x(F(x)→G(x))④“D中有的x有性质F的同时有性质G”,则符号化为∃x(F(x)∧G(x))⑤“对D中所有的x,y而言,如果x有性质F,y有性质G,则x与y有关系H”,则符号化为∀x∀y(F(x)∧G(y)→H(x,y))⑥“对D中所有的x而言,若x有性质F,就存在y有性质G,使得x与y有关系H”,则符号化为∀x(F(x)→∃y(G(y)∧H(x,y)))⑦“在D中存在x有性质F,并且对D中所有y,如果y有性质G,则x与y有关系H”,则符号化为∃x(F(x)∧∀y(G(y)→H(x,y)))4.1.2一阶逻辑公式及解释一阶语言L:L的字母表,项、原子公式、合式公式.公式的解释及分类:量词的辖域,指导变元;个体变项的自由出现、约束出现,闭式,解释,公式的类型:永真式(逻辑有效式)、永假式(矛盾式),可满足式.4.2基本要求(1)准确地将给定命题符号化:分清楚前面给出的7个或者更多的符号化形式,特别要注意基本公式中量词与联结词的搭配情况.(2)深刻理解永真式、矛盾式、可满足式的概念及其判断方法.(3)深刻里阶闭式的概念以及闭式的性质(闭式在任何解释下都是命题).(4)对给定的解释会判定给定公式是否为命题,对是命题的能够判断出是真命题还是假命题.4.3基本题型题型一在一阶逻辑中将命题符号化.题型二在一阶逻辑中将简单的数学命题符号化.题型三给定一种解释,解释给定的公式.题型四证明某公式是永真式、永假式、可满足式.5一阶逻辑等值演算与推理5.1基本内容5.1.1一阶逻辑等值式与置换规则等值式:设A,B为一阶逻辑公式,A⇔B当且仅当A↔B为永真式.基本等值式:第一组命题逻辑中基本等值式的代换实例.第二组一阶逻辑中的重要等值式.①量词消去等值式.②量词否定等值式.③量词辖域收缩与扩张等值式(共有8个等值式).④量词分配等值式.⑤三个主要规则:置换规则;换名规则;代替规则.5.1.2一阶逻辑前束范式前束范式前束范式的定义.求公式的前束范式用重要的等值式、置换规则、换名规则、替换规则,对给定的公式进行等值演算,求出给定公式的前束范式.5.1.3一阶逻辑推理理论(1)推理的形式结构有两种形式结构:形式结构1A1∧A2∧···∧A k→B(5.1)其中,A1,A2,...,A k,B均为一阶逻辑公式.推理正确(5.1)为永真式,否则,推理不正确.形式结构2将(5.1)改写成如下形式:前提:A1,A2,...,A k结论:B(2)一阶逻辑重要推理定律第一组命题逻辑推理定律的代换实例.第二组一阶逻辑中的每个基本等值式均生成两条推理定律.第三组两条特殊的推理定律:∀xA(x)∨∀xB(x)⇒∀x(A(x)∨B(x))∃x(A(x)∧B(x))⇒∃xA(x)∧∃xB(x)(3)自然推理系统N L的构成一、字母表二、合式公式三、推理规则⑴前提引入规则⑵结论引入规则⑶置换规则⑷假言推理规则⑸附加规则⑹化简规则⑺拒取式规则⑻假言三段论规则⑼析取三段规则⑽构造性二难规则⑾合取引入规则⑿∀−规则(全称量词消去规则)⒀∀+规则(全称量词引入规则)⒁∃−规则(存在量词消去规则)⒂∃+规则(存在量词引入规则)5.2基本要求(1)深刻理解并牢记一阶逻辑中的一些重要等值式.并能准确而熟练地应用它们.(2)熟练正确的所以用置换规则,换名规则、代替规则.(3)准确地求出给定公式的前束范式.(4)深刻理解自然推理系统N L的定义,牢记N L中的各条推理规则,特别是要正确使用∀−,∀+,∃−,∃+推理规则,应注意一下几点:①只有前束范式才能使用∀−,∀+,∃−,∃+规则;对不是前束范式的要先求出前束范式,然后再使用.②要记住∀−,∀+,∃−,∃+规则各自使用的条件.③在同一个推理中,既要使用∀−规则,又要使用∃−规则,一定要先使用∃−规则,后使用∀−规则,而且∀−规则使用的个体常项一定是∃−规则中使用过的.④由于A(c)中的c是特定个体常项,所以不能对A(c)使用∀+规则.(5)对于给定的推理,要求给出正确的证明.5.3基本题型题型一有已知的等值式证明新的等值式.题型二在有限个体域内消去公式中的量词.题型三求给定公式的前束范式.题型四在自然推理系统N L中构造推理的证明.题型五在自然推理系统N L中构造用自然语言描述的推理证明.例如:实数不是有理数就是无理数,无理数不是分数,所以,若有分数,则必是有理数(个体域为实数域R)。