离散数学集合论与数理逻辑基本概念
目錄
- 集合論
- 數理邏輯
- 命題邏輯
- 謂詞邏輯
集合論
集合: 由指定范圍內的滿足給定條件的所有對象聚集在一起構成,每個對象成為集合的元素
常用集合: 自然數集合N,整數集合Z,有理數集合Q,實數集合R
集合表示方法: 枚舉法,敘述法,文氏圖法
基數: 集合中元素的數量,若基數是有限的,稱為有限集,否則稱為無限集
全集: 針對特定的研究范圍,所有對象的集合
【注】 集合中的元素是無序的,不同的
外延性定理: 兩個集合相等,當且僅當它們的元素完全相同
子集: 如果B中的每個元素都是A中的元素,則稱B是A的子集,若A≠B,則稱B是A的真子集
集合相等證明: A包含于B且B包含于A
冪集: A的所有子集構成的集合叫做A的冪集。記做P(A)={x|x∈A}
等勢: 若A,B之間存在一種一一對應的關系,則稱A和B等勢,記做A∽B
可數集合: A與自然數集合N等勢,稱為可數集合,記做阿列夫零
不可數集合: 開區間(0,1)稱為不可數集合,凡與開區間(0,1)等勢的集合稱為不可數集合,記為阿列夫
數理邏輯
命題邏輯
概念: 用數學的方法研究邏輯推理的規律
命題: 具有確切真值的陳述句
【注】 推理的前提和結論都是命題,命題是推理的基本單位
復合命題: 可以分解為簡單命題的命題
聯結詞: 否定,合取,析取,蘊含,等價
命題變量(命題變元): 一個任意的沒有賦予具體內容的原子命題是一個變量命題
命題公式: ① 命題變元本身是公式
②若G是公式,則非G也是公式
③若G,H是公式,則包含聯結詞的G,H也是公式
僅有有限步使用以上規則后得到的包含命題變元,聯結詞和括號的符號串才是命題公式
解釋: 指定公式中所有命題變元的真值
永真公式: 公式G在所有解釋下真值都為真,又稱為重言式
永假公式: 公式G在所有解釋下真值都為假,又稱矛盾式
可滿足式: 不是永假式的公式
等價公式: 設A和B是兩個命題公式,設P1,P2,…,Pn是所有出現于A和B中的原子變元,若給定P1,P2,…,Pn任一組真值指派,A和B的真值都相同,則稱A和B是等值的或者等價的,記為A<=>B
等價置換: 將公式A替換為等價的公式B
蘊含式: 設A和B是命題公式,若A->B是永真式,則稱A蘊含B
聯結詞完備集: 設S是一個聯結詞集,如果任何n(n≥1)個變元組成的公式,都可以由S中的聯結詞來表示,則稱S是聯結詞完備集
文字: 命題變元或者命題變元的否定
子句: 有限個文字的析取
短語: 有限個文字的合取
析取范式: 有限個短語的析取式
合取范式: 有限個子句的合取式
范式存在定理: 對于任意命題公式,都存在與其等價的析取范式和合取范式
極小項: 含n個命題變元的短語中,若每個命題變元與其否定不同時存在,但二者之一恰好出現一次,并且出現的次序與P1,P2,…,Pn一致
極大項: 含n個命題變元的子句中,若。。。
【注】 極小項只有一組成真賦值,極大項只有一組成假賦值
主析取范式: 給定的析取范式中,每個短語都是極小項,且按編碼從小到大的順序排列
主合取范式: 給定的合取范式中,每個子句都是極大項,且按照編碼從小到大的順序排列
【注】 任何一個公式都有與之等價的主析取范式和主合取范式
永真公式: 主析取范式包含所有的極小項
永假公式: 主合取范式包含所有的極大項
推理: 從一組前提合乎邏輯的推出結論的思維過程
規則P: 在推導過程中,可隨時引入前提集合中的任意一個前提
規則T: 在推導的過程中,可以隨時引入公式S,該公式S是由其前的一個或多個公式推導出來的邏輯結果
規則CP: 如果能從給定的前提集合F與公式P推導出S,則能從此前提集合F推導出P->S
演繹: 從前提集合F推出結論H的一個演繹是構造命題公式的一個有限序列H1,H2,…,Hn-1,Hn
其中,Hi或者是F中的某個前提,或者是前面某些Hj的有效結論,并且Hn就是H,而稱公式H為該演繹的有效結論,或者稱從前提F能夠演繹出結論H來
演繹方法: 直接證明法,規則CP證明法,間接證明法(反證法,歸謬法)
謂詞邏輯
概念: 為了研究簡單命題句子內部的邏輯關系,我們需要對簡單命題進行分解,利用個體詞,謂詞和量詞來描述它們,并研究個體和總體的內在聯系和數量關系。
個體詞: 在原子命題中,可以獨立存在的客體
謂詞: 用以刻畫客體的性質或客體之間的關系
n元謂詞: 設D為非空的個體域,定義在Dn上取值{0,1}的n元函數,記為P(x1,x2,…,xn)
0元謂詞: 一般將沒有任何個體變量的謂詞稱為0元謂詞
全稱量詞: 所有的,一切
存在量詞: 存在
項: ①任意的常量符號或者變量符號是項
② 若f(x1,x2,…,xn)是n元函數符號,t1,t2,…,tn是項,則f(t1,t2,…,tn)是項
僅由有限次使用以上兩個規則產生的符號串才是項
原子公式: 若P(x1,x2,…,xn)是n元謂詞,t1,t2,…,tn是項,則P(t1,t2,…,tn)是原子謂詞公式
合式公式: ①原子公式是合式公式
②若G,H是合式公式,則包含聯結詞的G,H是合式公式
③若G是合式公式,x是個體變量,則包含量詞的公式G是合式公式
由有限次使用以上三個規則產生的表達式才是合式公式
約束變元: 給定一個合式公式G,若變元x出現在使用變元的量詞的轄域之內,則稱變元x的出現為約束出現
自由變元: 若x的出現不是約束出現,則稱它是自由出現
閉式: 設G是任意一個公式,若G中無自由變元,則稱G是封閉的合式公式,閉式是一個命題
前束范式: 如果G中的一切量詞都位于該公式的最前端(不含否定詞),且這些量詞的轄域都延伸到公式的末端
總結
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