Luentokalvot
Transcription
Luentokalvot
Toinen muotoilu Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Resoluutio 2 Resoluutio 3 Edellinen sääntö toisin: Lause 2.5. {A1 , A2 , . . . , An } B täsmälleen silloin kun {A1 , A2 , . . . , An , B ′ } 0, Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa 1 / 13 Toinen muotoilu Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Resoluutio 2 Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Edellinen sääntö toisin: Lause 2.5. {A1 , A2 , . . . , An } B täsmälleen silloin kun {A1 , A2 , . . . , An , B ′ } 0, (0 on aina epätosi lause eli looginen ristiriita). Tod. ... Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa 1 / 13 Toinen muotoilu Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Resoluutio 2 Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Edellinen sääntö toisin: Lause 2.5. {A1 , A2 , . . . , An } B täsmälleen silloin kun {A1 , A2 , . . . , An , B ′ } 0, (0 on aina epätosi lause eli looginen ristiriita). Tod. ... Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa Esimerkki 2.17. Osoita, että {A′ ↔ B, B → C, C ′ } A. Ratk. ... 1 / 13 Tehokas päättelymenetelmä Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Resoluutio 2 Resoluutio: Ketjusäännön ja epäsuoran todistuksen avulla saatava päättelysääntö. Helposti mekanisoitava menetelmä. Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa 2 / 13 Tehokas päättelymenetelmä Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Resoluutio 2 Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Resoluutio: Ketjusäännön ja epäsuoran todistuksen avulla saatava päättelysääntö. Helposti mekanisoitava menetelmä. Ketjusääntö toisin: "Jos A′ → B on tosi ja B → C on tosi, niin A′ → C on tosi." {A′ → B, B → C} A′ → C Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa 2 / 13 Tehokas päättelymenetelmä Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Resoluutio 2 Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Resoluutio: Ketjusäännön ja epäsuoran todistuksen avulla saatava päättelysääntö. Helposti mekanisoitava menetelmä. Ketjusääntö toisin: "Jos A′ → B on tosi ja B → C on tosi, niin A′ → C on tosi." {A′ → B, B → C} A′ → C Todistus jatkoa Toisaalta: Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt A′ → B = A ∨ B , B → C = C ∨ B ′ ja A′ → C = A ∨ C . Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa 2 / 13 Tehokas päättelymenetelmä Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Resoluutio 2 Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Resoluutio: Ketjusäännön ja epäsuoran todistuksen avulla saatava päättelysääntö. Helposti mekanisoitava menetelmä. Ketjusääntö toisin: "Jos A′ → B on tosi ja B → C on tosi, niin A′ → C on tosi." {A′ → B, B → C} A′ → C Todistus jatkoa Toisaalta: Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt A′ → B = A ∨ B , B → C = C ∨ B ′ ja A′ → C = A ∨ C . Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa Resoluutiosääntö (RS): "Jos A ∨ B on tosi ja C ∨ B ′ on tosi, niin myös A ∨ C on tosi." eli {A ∨ B, C ∨ B ′ } A ∨ C 2 / 13 Resoluutio Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Lauseen 2.5. perusteella voidaan jokainen päättely muuntaa muotoon {A1 , A2 , . . . , An } 0, joten riittää tarkastella tätä muotoa olevia päättelyjä. Resoluutio 2 Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa 3 / 13 Resoluutio Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Lauseen 2.5. perusteella voidaan jokainen päättely muuntaa muotoon {A1 , A2 , . . . , An } 0, joten riittää tarkastella tätä muotoa olevia päättelyjä. Resoluutio 2 Resoluutio 3 Resoluutio 4 Resoluutiomenettely. Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt 1) Kirjoitetaan kukin lauseista A1 , A2 , . . . , An konjunktiiviseen normaalimuotoon, jonka literaalit ovat alkeislauseita tai alkeislauseiden negaatioita. Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa 3 / 13 Resoluutio 2 Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Olkoot näin saadut konjunktit C1 , C2 , . . . , Cm . Resoluutio Resoluutio 2 Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa 4 / 13 Resoluutio 2 Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Olkoot näin saadut konjunktit C1 , C2 , . . . , Cm . Selvästi A1 ∧ A2 ∧ · · · ∧ An = C1 ∧ C2 ∧ · · · ∧ Cm . Resoluutio 2 Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa 4 / 13 Resoluutio 2 Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Olkoot näin saadut konjunktit C1 , C2 , . . . , Cm . Selvästi A1 ∧ A2 ∧ · · · ∧ An = C1 ∧ C2 ∧ · · · ∧ Cm . Resoluutio 2 Resoluutio 3 Nyt Resoluutio 4 {A1 , A2 , . . . , An } 0 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys täsmälleen silloin kun Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi {A1 ∧ A2 ∧ · · · ∧ An } 0 täsmälleen silloin kun Aksiomatisointi jatkoa {C1 ∧ C2 ∧ · · · ∧ Cm } 0 täsmälleen silloin kun {C1 , C2 , . . . , Cm } 0 4 / 13 Resoluutio 3 Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä 2) Siirrytään tarkastelemaan päättelyä {C1 , C2 , . . . , Cm } 0. Resoluutio Resoluutio 2 Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa 5 / 13 Resoluutio 3 Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Resoluutio 2 Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus 2) Siirrytään tarkastelemaan päättelyä {C1 , C2 , . . . , Cm } 0. 3) Jos konjunktien C1 , C2 , . . . , Cm joukosta löytyy kaksi sellaista konjunktia, joista yhdessä on literaalina alkeislause ja toisessa on saman alkeislauseen negaatio, niin sovelletaan resoluutiosääntöä ja sen avulla päätellään uusi konjunkti. Esimerkki: Ci = A ∨ B ∨ C ∨ D ′ ja Cj = B ∨ D ∨ G Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Uusi konjunkti: A ∨ B ∨ C ∨ G. Saatu uusi konjunkti lisätään konjunktilistaan C1 , C2 , . . . , Cm . Aksiomatisointi jatkoa 5 / 13 Resoluutio 4 Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Resoluutio 2 Jos toinen konjunkteista on yksiliteraalinen, mutta toinen taas ei, voidaan yksiliteraalinen konjunkti Ci muuntaa konjunktiksi Ci ∨ 0 ja soveltaa resoluutiosääntöä. Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa 6 / 13 Resoluutio 4 Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Resoluutio 2 Jos toinen konjunkteista on yksiliteraalinen, mutta toinen taas ei, voidaan yksiliteraalinen konjunkti Ci muuntaa konjunktiksi Ci ∨ 0 ja soveltaa resoluutiosääntöä. Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Esimerkki: Ci = B , Cj = A ∨ B ′ ∨ C . Tulkitaan, että Ci = B ∨ 0, jolloin resoluutiosääntö antaa uuden konjunktin A ∨ C ∨ 0 = A ∨ C. Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa 6 / 13 Resoluutio 4 Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Resoluutio 2 Jos toinen konjunkteista on yksiliteraalinen, mutta toinen taas ei, voidaan yksiliteraalinen konjunkti Ci muuntaa konjunktiksi Ci ∨ 0 ja soveltaa resoluutiosääntöä. Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Esimerkki: Ci = B , Cj = A ∨ B ′ ∨ C . Tulkitaan, että Ci = B ∨ 0, jolloin resoluutiosääntö antaa uuden konjunktin A ∨ C ∨ 0 = A ∨ C. Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa Jos molemmat konjunktit ovat yksiliteraalisia, eli muotoa Ci = A ja Cj = A′ , päätellään 0 ja lopetetaan. 6 / 13 Resoluutio 4 Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Resoluutio 2 Jos toinen konjunkteista on yksiliteraalinen, mutta toinen taas ei, voidaan yksiliteraalinen konjunkti Ci muuntaa konjunktiksi Ci ∨ 0 ja soveltaa resoluutiosääntöä. Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Esimerkki: Ci = B , Cj = A ∨ B ′ ∨ C . Tulkitaan, että Ci = B ∨ 0, jolloin resoluutiosääntö antaa uuden konjunktin A ∨ C ∨ 0 = A ∨ C. Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa Jos molemmat konjunktit ovat yksiliteraalisia, eli muotoa Ci = A ja Cj = A′ , päätellään 0 ja lopetetaan. 4)Kohtaa 3) toistetaan kunnes 0 on saatu pääteltyä tai uusia konjunkteja ei enää synny Resoluutiosäännön avulla. 6 / 13 Esimerkki 2.18. Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Osoita resoluutiomenettelyllä, että {C → A, C ′ → B} A ∨ B . Ratk. ... Resoluutio 2 Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa 7 / 13 Resoluutiomenettelyn täydellisyys Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Lause 2.6. {A1 , A2 , . . . , An } 0 jos ja vain jos resoluutiomenettely pysähtyy ja 0 on saatu pääteltyä. Resoluutio 2 Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Tod. Äärellisestä literaalimäärästä voi syntyä vain äärellinen literaalimäärä, joten resoluutiomenettely pysähtyy Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa 8 / 13 Resoluutiomenettelyn täydellisyys Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Lause 2.6. {A1 , A2 , . . . , An } 0 jos ja vain jos resoluutiomenettely pysähtyy ja 0 on saatu pääteltyä. Resoluutio 2 Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Tod. Äärellisestä literaalimäärästä voi syntyä vain äärellinen literaalimäärä, joten resoluutiomenettely pysähtyy Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa Jos resoluutiomenettelyllä saadaan pääteltyä 0, niin selvästi {A1 , A2 , . . . , An } 0. 8 / 13 Todistus Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Riittää osoittaa: Jos resoluutiomenettely pysähtyy, mutta 0:aa ei ole saatu pääteltyä,niin Resoluutio Resoluutio 2 Resoluutio 3 {A1 , A2 , . . . , An } 2 0. Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Toisin: Jos resoluutiomenettely pysähtyy, mutta 0:aa ei ole saatu pääteltyä, niin lauseiden A1 , A2 , . . . , An (tai vastaavasti konjunktien C1 , C2 , . . . , Cm ) alkeislauseille voidaan valita sellaiset totuusarvot, että kaikki lauseet Ai (vastaavasti lauseet Cj ) ovat tosia. Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa 9 / 13 Todistus jatkoa Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Tarkastellaan niitä konjunkteja, jotka esiintyvät prosessin pysähtyessä ilman, että 0:aa olisi saatu pääteltyä. Olkoot kaikki tällöin esiintyvät alkeislauseet: Resoluutio Resoluutio 2 X1 , X2 , . . . , Xk . Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Rakennetaan literaalijono Y1 , Y2 , . . . , Yk , missä kaikilla i = 1, 2, . . . , k Yi = Xi tai Yi = Xi′ seuraavasti: Todistus Todistus jatkoa ... Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa 10 / 13 Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutioperiaatetta käyttäen voidaan siis suorittaa kaikki propositiologiikan päättelyt. Resoluutio Resoluutio 2 Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa 11 / 13 Aksiomatisointi Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Resoluutio 2 Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Tautologiat ovat yleispäteviä loogisia totuuksia eli lauselogiikan teoreemoja. Teorian aksiomatisoinnilla tarkoitetaan menettelyä, jossa tietyistä aksiomista voidaan sovittua/sovittuja päättelysääntöä/päättelysääntöjä käyttäen johtaa kaikki teorian teoreemat (tai ainakin kyllin suuri osa niistä). Lauselogiikan aksiomat ovat luonnollisesti tautologioita. Niiden valintoja tunnetaan lukuisia. Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa 12 / 13 Aksiomatisointi Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Resoluutio 2 Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa Tautologiat ovat yleispäteviä loogisia totuuksia eli lauselogiikan teoreemoja. Teorian aksiomatisoinnilla tarkoitetaan menettelyä, jossa tietyistä aksiomista voidaan sovittua/sovittuja päättelysääntöä/päättelysääntöjä käyttäen johtaa kaikki teorian teoreemat (tai ainakin kyllin suuri osa niistä). Lauselogiikan aksiomat ovat luonnollisesti tautologioita. Niiden valintoja tunnetaan lukuisia. Lauselogiikka voidaan aksiomatisoida seuraavasti: Aksiomat saadaan seuraavista tautologioista: 1) P → (Q → P ); 2) (P → (Q → R)) → ((P → Q) → (P → R)); 3) (Q′ → P ′ ) → (P → Q), 12 / 13 Aksiomatisointi Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Resoluutio 2 Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa Tautologiat ovat yleispäteviä loogisia totuuksia eli lauselogiikan teoreemoja. Teorian aksiomatisoinnilla tarkoitetaan menettelyä, jossa tietyistä aksiomista voidaan sovittua/sovittuja päättelysääntöä/päättelysääntöjä käyttäen johtaa kaikki teorian teoreemat (tai ainakin kyllin suuri osa niistä). Lauselogiikan aksiomat ovat luonnollisesti tautologioita. Niiden valintoja tunnetaan lukuisia. Lauselogiikka voidaan aksiomatisoida seuraavasti: Aksiomat saadaan seuraavista tautologioista: 1) P → (Q → P ); 2) (P → (Q → R)) → ((P → Q) → (P → R)); 3) (Q′ → P ′ ) → (P → Q), Päättelysääntönä on Modus Ponens. 12 / 13 Aksiomatisointi Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Resoluutio 2 Resoluutio 3 Resoluutio 4 Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa Tautologiat ovat yleispäteviä loogisia totuuksia eli lauselogiikan teoreemoja. Teorian aksiomatisoinnilla tarkoitetaan menettelyä, jossa tietyistä aksiomista voidaan sovittua/sovittuja päättelysääntöä/päättelysääntöjä käyttäen johtaa kaikki teorian teoreemat (tai ainakin kyllin suuri osa niistä). Lauselogiikan aksiomat ovat luonnollisesti tautologioita. Niiden valintoja tunnetaan lukuisia. Lauselogiikka voidaan aksiomatisoida seuraavasti: Aksiomat saadaan seuraavista tautologioista: 1) P → (Q → P ); 2) (P → (Q → R)) → ((P → Q) → (P → R)); 3) (Q′ → P ′ ) → (P → Q), Päättelysääntönä on Modus Ponens. 12 / 13 Aksiomatisointi jatkoa Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Resoluutio 2 Resoluutio 3 Resoluutio 4 Varsinaiset aksiomat (äärettömän monta) saadaan sijoittamalla yo. tautologioissa esiintyvien symbolien P , Q ja R paikalle kaikilla mahdollisilla tavoilla kulloinkin käsillä olevista alkeislauseista muodostetut lauseet (jos tautologiassa esiintyy sama symboli monta kertaa on sen paikalle joka kohtaan sijoitettava sama lause). Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Aksiomatisointi jatkoa 13 / 13 Aksiomatisointi jatkoa Toinen muotoilu Tehokas päättelymenetelmä Resoluutio Resoluutio 2 Resoluutio 3 Resoluutio 4 Varsinaiset aksiomat (äärettömän monta) saadaan sijoittamalla yo. tautologioissa esiintyvien symbolien P , Q ja R paikalle kaikilla mahdollisilla tavoilla kulloinkin käsillä olevista alkeislauseista muodostetut lauseet (jos tautologiassa esiintyy sama symboli monta kertaa on sen paikalle joka kohtaan sijoitettava sama lause). Esimerkki 2.18. Resoluutiomenettelyn täydellisyys Todistus Voidaan osoittaa, että yo. aksiomeilla ja päättelysäännöllä voidaan johtaa jokainen tautologia. Todistus jatkoa Resoluutioperiaate ja propositiologiikan päättelyt Aksiomatisointi Selvästi muita kuin tautologiota ei voida johtaa, sillä aksiomat ovat tautologioita ja jos A ja A → B ovat tautologioita, niin myös B on tautologia. Aksiomatisointi jatkoa 13 / 13