定义1.19 设α1,α2,…,αn,β都是命题公式。若(α1∧α2∧…∧αn)→β是重言式,则称由前提α1,α2,…,αn推出β的推理是有效的或正确的,并称β是α1,α2,…,αn的有效结论或逻辑结果,记为α1∧α2∧…∧αn⇒β或α1,α2,…,αn⇒β,记号α1∧α2∧…∧αn⇒β也称为重言蕴含或推理形式。
推理过程中常用的几条推理规则如下。
1.前提引入规则(P)
在推理过程中,可以随时引入已知的前提。
2.结论引用规则(T)
在推理过程中,前面已推出的有效结论都可作为后续推理的前提引用。
3.置换规则(R)
在推理过程中,命题公式中的子公式都可以用与之等值的命题公式置换,得到证明的公式序列的另一公式。
4.代入规则(S)
在推理过程中,重言式中的任一命题变元都可以用一命题公式代入,得到的仍是重言式。
定理1.12 设α,β是两个命题公式,α⇔β当且仅当α⇒β且β⇒α。
定理1.13 设α,β,γ是命题公式,若α⇒β且β⇒γ,则α⇒γ。
定理1.14 设α,β是命题公式,则α⇒β的充要条件是α∧﹁β是矛盾式。
下面列出一些常用的推理定律(在后面的推理演算中以大写字母I加以引用)。
(1)化简律
α∧β⇒α,α∧β⇒β
(2)附加律
α⇒α∨β,β⇒α∨β
(3)假言推理(又称分离规则)
α∧(α→β)⇒β
(4)假言三段论
(α→β)∧(β→γ)⇒(α→γ)
(5)等价三段论
(α↔β)∧(β↔γ)⇒(α↔γ)
(6)析取三段论
(α∨β)∧﹁β⇒α
(7)拒取式
﹁β∧(α→β)⇒﹁α
(8)二难推理
(α→γ)∧(β→γ)∧(α∨β)⇒γ
(9)α,β⇒α∧β
(10)﹁α⇒α→β,β⇒α→β
(11)﹁(α→β)⇒α,﹁(α→β)⇒﹁β
(12)(α→β)∧(β→α)⇒(α↔β)
(13)α→β⇒(α∨γ)→(β∨γ),α→β⇒(α∧γ)→(β∧γ)
(14)α↔β⇒α→β,α↔β⇒β→α
在命题逻辑中,常用的推理方法有三种:真值表法、直接证法和间接证法。
1.真值表法
设P1,P2,…,Pn是出现于前提α1,α2,…,αm和结论β中的全部命题变元,对P1,P2,…, Pn的所有情况作完全指派,这样能对应地确定α1,α2,…,αm和β的所有真值,列出这个真值表,即可判断如下推理形式是否成立:
α1∧α2∧…∧αm⇒β或α1,α2,…,αm⇒β
若从真值表上找出α1,α2,…,αm均为1的行,β对应的行也为1,则上式成立。或者,若β为0的行,对应的行中α1,α2,…,αm至少有一个0,则上式也成立。
2.直接证法
直接证法就是由一组前提,利用前面的四条推理规则,根据已知的命题等值公式(命题定律的16组公式)和推理定律,推演而得到有效的结论。
3.间接证法
间接证法主要有两种:一种就是我们经常用的反证法;另外一种称之为CP规则。
1)反证法
要证明推理形式α1∧α2∧…∧αm⇒β成立(记作α⇒β),根据定理1.14可知,只需证明α∧﹁β是矛盾式。因此,只需把﹁β作为附加前提加入推理过程中,推出矛盾即可。
2)CP规则
欲证α⇒(β→γ),即证α⇒(﹁β∨γ),亦即α→(﹁β∨γ)永真。因为α→(﹁β∨γ)⇔﹁α∨(﹁β∨γ)⇔﹁(α∧β)∨γ⇔(α∧β)→γ,所以若将β作为附加前提,证明α∧β⇒γ成立,即得证α⇒(β→γ)成立。这一证明方法称为CP规则。
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