凡是人都是要死的,苏格拉底是人,所以苏格拉底是要死的。 $p \wedge q \rightarrow r$ 通过命题无法判断其永真性,需要抽离出命题的成分、结构和逻辑关系,总结出正确的推理结构和形式。

2.1.1 个体词、谓词

可以独立存在的客体称为个体词。用来刻画个体词性质或个体词之间关系的词称为谓词。

个体常项:$a, b, c$ ;个体变项: $x, y, z$ ; 个体域: $D$ (如果不提,为全总个体域指代万物)。

谓词: $F, G, H$ 。

一元谓词: $x$ 具有性质 $F$ ,表示为 $F(x)$。

二元谓词: $x, y$ 具有关系 $F$ ,表示为 $F(x,y)$ 。 eg. 小李 比 小赵 高2厘米。

零元谓词:就是命题,能判断真假的陈述句。

复习:命题函数不一定是命题, 因为命题变项不确定。每代入一个变项为常项,就会少一个未知量(元的数目)

<aside> 📌 符号化:

F(x): x是素数。 a:2。 F(a) 为零元谓词。

F(x, y): x大于y。 a:2, b:3, c:4。 L(a, b) → L(a, c) 为零元谓词(命题)。

</aside>

量词:

所有: $\forall$ 。存在: $\exists$ 。

<aside> 📌 符号化:

D = 人类集合。F(x):x是要死的。G(x):能活到百岁以上。

$\forall x(F(x)) \ \ \ \ \ \ \ \ \exists x(G(x))$

如果 D 是全总个体域,则必须引入特性谓词,M(x):x是人。

$\forall x (M(x) \rightarrow F(x)) \ \ \ \ \ \ \exists x (M(x) \wedge G(x))$

</aside>

$n$ 元谓词转换为命题,至少需要 $n$ 个量词。

若个体域为有限集合 $D = \{a_1, a_2, \cdots a_n\}$ ,则:

$\forall x (F(x)) \Leftrightarrow F(a_1) \wedge F(a_2) \wedge \cdots \wedge F(a_n)$;

$\exists x (F(x)) \Leftrightarrow F(a_1) \vee F(a_2) \vee \cdots \vee F(a_n)$

伪代码实现判断。

量词构成的结构:

多个量词出现时,不能随意改变顺序。

$\forall x(\exists y (F(x, y))), \ \ \ \ \ F(x, y): x + y = 5$

例子:

eg. 没有不吃饭的人===人都是要吃饭的。 M(x): x是人。 F(x): x需要吃饭。

$\neg \exists x(M(x) \wedge \neg F(x)) \Leftrightarrow \forall x(M(x) \rightarrow F(x))$

eg. 素数不全是奇数===存在偶素数。 F(x): x是素数。G(x): x是奇数。

$\neg \forall x(F(x) \rightarrow G(x)) \Leftrightarrow \exists x(F(x) \wedge \neg G(x))$

二元谓词的例子:

eg. 所有人都不一样高。M(x): x是人。 H(x, y): x ≠ y(记得引入),F(x, y): x和y一样高。

$\neg \exists x \exists y (M(x) \wedge M(y) \wedge H(x, y) \wedge F(x, y))$

即 $\forall x \forall y((M(x) \wedge M(y) \wedge H(x, y)) \rightarrow \neg F(x, y))$

eg. 每个自然数都有后继自然数。M(x): x是自然数, F(x, y): y是x的后继数。

$\forall x (M(x) \rightarrow \exists y (M(y) \wedge F(x, y)))$

也可以写成 $\forall x \exists y (M(x) \rightarrow (M(y) \wedge F(x, y)))$

eg. 兔子比乌龟跑得快。 F(x): x是兔子。 G(y): y是乌龟。 H(x, y): x比y跑得快。

$\forall x \forall y ((F(x) \wedge G(y))\rightarrow H(x, y))$

也可以写成 $\forall x(F(x) \rightarrow \forall y(G(y) \rightarrow H(x, y)))$

eg. 有的兔子比所有乌龟跑得快。

$\exists x(F(x) \wedge \forall y(G(y) \rightarrow H(x, y)))$

也可以写成 $\exists x \forall y (F(x) \wedge (G(y) \rightarrow H(x, y)))$