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論理学(津留竜馬) のバックアップ(No.9)
■論理学
概要
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| 授業形態 | 対面授業 |
| 日程/教室 | 水曜日 3限目/3307教室(3号館3階7番教室) |
述語論理で使う記号はこれだけ覚えれば大丈夫。
| 記号 | 説明 |
| → | ならば |
| ¬ | 否定 |
| ∩ | 且つ(積集合):任意の集合と集合の共通部分 |
| ∪ | 又は(和集合):任意の集合と集合のどちらか一方、または両方に属する要素を全て集めた集合 |
| ∀ | 全称量化子:全て。AllのAを逆さにした記号 |
| ∃ | 存在量化子:ある。Exist(存在)のEを逆さにした記号 |
| ⇔ | 同値。↔ではない。 |
論理式のうち、∀か∃が含まれるものを量化式と言う。
| 例文 | 考え方 | 論理式 |
| 日本人は和を重んじる。 | 日本人(P)ならば、和を重んじる(Q)。 | P→Q |
| 日本人は降伏しない。 | 日本人(P)ならば、降伏(Q)しない。 | P→¬Q |
| 平家に非ずんば人に非ず。 | 平家(P)でないのならば、人(Q)ではない。 | ¬P→¬Q |
| 成人した男性 | 成人(P)で且つ男性(Q) | P∩Q |
| エビやカニは美味い。 | エビ(P)又はカニ(Q)ならば、美味い(R)。 | P∪Q→R |
| 全ての命 | 全て(∀)の命(P) | ∀P |
| 彼女がいる。 | 彼女(P)がいる(∃)。 | ∃P |
| A→A | 同一律 |
|---|---|
| A∪¬A | 排中律 |
| ((A→B)→A) | パースの法則 |
| 代表的論理法則 | |
| ¬¬A⇔A | 二重否定除去則 |
| A∩B⇔B∩A | 交換則 |
| A∪B⇔B∪A | |
| A→B⇔¬A∪B | |
| A→B⇔¬B→¬A | 対偶の法則 |
| ¬(A∩B)⇔¬A∪¬B | ド・モルガンの法則 |
| ¬(A∪B)⇔¬A∩¬B | |
| (A∩B)∩C⇔A∩(B∩C) | 結合則 |
| (A∪B)∪C⇔A∪(B∪C) | |
| A∩(B∪C)⇔(A∩B)∪(A∩C) | 分配の法則 |
| A∪(B∩C)⇔(A∪B)∩(A∪C) | |
これらの法則を用いて論理式を変形することで、ある論理式同士が同値であることを示せる。(同値変形)
変数が含まれる論理式を真(T)と偽(F)に場合分けする。
| 基本 | |
| P→Q | 「Pが真でQが偽」の時のみ偽(F)となり、それ以外は全て真(T)になる。 |
| P∩Q | P∩Qが共にTの場合のみTとなり、それ以外はF |
| P∪Q | 少なくとも一方がTであればTとなる。両方ともFの場合のみF |
| ¬ | 結果を反転(TはFに、FはTにする。) |
論理式の真偽を決めるには真理表を用いる。
| P | Q | P→Q |
| T | T | T |
| T | F | F |
| F | T | T |
| F | F | T |
| P | Q | ¬P | ¬Q | ¬P→¬Q |
| T | T | F | F | T |
| T | F | F | T | T |
| F | T | T | F | F |
| F | F | T | T | T |
| P | Q | P∩Q |
| T | T | T |
| T | F | F |
| F | T | F |
| F | F | F |
| P | Q | P∪Q |
| T | T | T |
| T | F | T |
| F | T | T |
| F | F | F |
| 真理表で全て真になる行 | 妥当式 |
|---|---|
| 真理表で全て偽になる行 | 矛盾式 |
| それ以外 | 事実式 |
基本的に全て事実式
妥当式はP→(Q→P)ぐらいしかない。矛盾式に至っては出てこない。
一項述語はF,G,H、二項述語はR、名詞はa,b,c
| 例文 | 記号の割り当て | 論理式 |
| 太郎は学生である。 | 太郎=a xは学生である=Fx | Fa |
| 太郎は花子を愛する。 | 太郎=a 花子=b xはyを愛する=Rxy | Rab |
| 太郎と次郎のどちらかが不合格だったら、花子は喜ばない。 | 太郎=a 花子=b 次郎=c xは合格する=Fx xは喜ぶ=Hx | (¬Fa∩¬Fc)→¬Hb |
| 学生が合格する。 | 学生=a xは合格する=Fx 全てのx=∀x xが存在する=∃x | Fa |
| 全ての学生が合格する。 | ∀aFa | |
| 全ての学生が合格することはない。 | ¬∀aFa | |
| 全ての学生が合格しない。 | ∀a¬Fa | |
| 合格した学生はいない。 | ¬∃aFa | |
| 不合格の学生もいる。 | ∃a¬Fa |
「∀¬と¬∃」,「¬∀と∃¬」はそれぞれ同じ意味。日本語に近い方を選ぶ。
述語論理式の真偽は「議論領域」「a,b,c等の解釈」「F,G,H,R等の解釈」で決まる。
この三つを決めるものをモデルと言う。
Uはモデル
a∈bは「aはbに含まれる」
∅(空集合)が出てくることも
例
U={1,2,3,4,5}
I(a)=4、I(b)=1、I(c)=3
I(F)={1,4}、I(G)={2,3,5}、I(R)={(3,1),(1,5),(3,4),(5,2)}
- Fb
I(b)∈I(F)
1∈{1,4}
⇨真- Ga
I(G)に4は含まれない。
⇨偽- Rca
(I(c),I(a))
(3,4)∈I(R)
⇨真- ∀xGx
全てのxについて調べる。
全て含まれていないなら偽
⇨偽- ∃xGx
一つでも含まれていれば真
⇨真
ある論理式が真の時のaの値を 求められることがある。
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