Beweisen Sie die Richtigkeit der Aussagenlogik ohne Induktion?

Ich möchte die Richtigkeit der Aussagenlogik ohne Induktion beweisen. Ich denke, ich kann das über einen Prozess tun, der im Grunde eine universelle Einführung ist (dh etwas über ein beliebiges Mitglied demonstrieren und daraus schließen, dass es universell gilt). Als Beispiel für diesen Ansatz habe ich eine neue Inferenzregel zum Beweis ausgewählt.

Meine Fragen:

  • Ist mein Ansatz valide?
  • Ist mein Beweis richtig?
  • Ist es leicht zu verstehen und zu befolgen?
  • Muss ich mehr/weniger Details hinzufügen?
  • Wie kann ich es noch verbessern?

Nachweisen

Das wollen wir zeigen Γ 1 , ϕ ψ Γ 2 , ¬ ϕ ψ Γ 1 , Γ 2 ψ ist eine wahrheitserhaltende Inferenzregel ohne Induktion. Dazu wandeln wir die Regel in ein Axiomschema um und zeigen, dass es gültig ist.

Konvertierungsregeln

Symbole
  • "," und das " " in Konjunktion umwandeln
  • " " und das Vinculum wandeln sich in Implikation um
  • Γ , mit oder ohne Index, ist eine endliche Menge verbundener WFFs, also ist es einfach ein WFF mit eigenen Bewertungsregeln
Bewertung von Γ
  • v ICH ( Γ ) = 1 iff, für alle γ Γ , es ist so, dass v ICH ( γ ) = 1 Und Γ

Wandlung

  • Γ 1 , ϕ ψ := ( ( Γ 1 ϕ ) ψ )

  • Γ 2 , ¬ ϕ ψ := ( ( Γ 2 ¬ ϕ ) ψ )

  • Γ 1 , Γ 2 ψ := ( ( Γ 1 Γ 2 ) ψ )

  • Alles zusammengenommen verwandelt sich die Regel in - ( ( ( ( Γ 1 ϕ ) ψ ) ( ( Γ 2 ¬ ϕ ) ψ ) ) ( ( Γ 1 Γ 2 ) ψ ) )

Beweis, dass das Axiomschema gültig ist

  1. Nehmen Sie zur Reduktion an, dass v ICH ( ( ( ( ( Γ 1 ϕ ) ψ ) ( ( Γ 2 ¬ ϕ ) ψ ) ) ( ( Γ 1 Γ 2 ) ψ ) ) ) = 0

  2. Aus (1) folgt, dass v ICH ( ( ( Γ 1 Γ 2 ) ψ ) ) = 0

  3. Aus (2) folgt, dass v ICH ( Γ 1 ) = 1 , v ICH ( Γ 2 ) = 1 , Und v ICH ( ψ ) = 0

  4. Aus (1) folgt, dass v ICH ( ( ( Γ 1 ϕ ) ψ ) ) = 1

  5. Aus (3) und (4) folgt, dass v ICH ( ϕ ) = 0

  6. Aus (5) folgt, dass v ICH ( ¬ ϕ ) = 1

  7. Aus (1) folgt, dass v ICH ( ( ( Γ 2 ¬ ϕ ) ψ ) ) = 1

  8. Aus (3) und (6) folgt, dass v ICH ( ( ( Γ 2 ¬ ϕ ) ψ ) ) = 0 , was (7) widerspricht

Beispiel Beweis

1. ϕ ϕ RA 2. ϕ ¬ ψ ϕ 1,  ICH 3. ϕ ψ ϕ 2, Abk 4. ϕ ( ϕ ψ ) ( ψ ϕ ) 3,   ICH 5. ¬ ϕ ¬ ϕ RA 6. ¬ ϕ ¬ ϕ ψ 5,  ICH 7. ¬ ϕ ϕ ψ 6, Abk 8. ¬ ϕ ( ϕ ψ ) ( ψ ϕ ) 7,   ICH 9. ( ϕ ψ ) ( ψ ϕ ) 4, 8 Neue Regel

... unter der Vorraussetzung, dass Γ ich sind endliche Mengen von Formeln, andernfalls Γ ich ϕ ist keine Formel.
@Mauro ALLEGRANZA, das habe ich ausdrücklich erwähnt Γ ist eine endliche Menge, aber ich könnte weitere Aufmerksamkeit darauf lenken, wenn es die Dinge klarer macht?
Aber das ist der springende Punkt: Wenn die Anzahl der Fälle endlich ist , brauchen wir keine Induktion. Es reicht aus, sie einzeln zu überprüfen.
@Mauro ALLEGRANZA, während jede Substitutionsinstanz aus einer endlichen Anzahl von wffs besteht, gibt es jedoch eine unendliche Anzahl von Substitutionsinstanzen
Um Ihr betreffendes Satzkorrektheitstheorem zu beweisen, müssen wir normalerweise RAA verwenden, um die Korrektheit jedes logischen Bindeglieds von Fall zu Fall zu beweisen. Da jeder Konnektor eine andere Bedeutung hat, was ist das wichtigste Prinzip, nach dem Sie behaupten können, dass Ihre einzige universelle Inferenzregel sicherstellen kann, dass jede Zeile der Wahrheitstabelle jedes Konnektors genau gemäß ihrer jeweiligen Definition handelt? Die berühmte XOR-Verknüpfung hat zum Beispiel eine sehr eigenartige Eliminierungsregel. Wie kann Ihre vorgeschlagene Theorie sicherstellen, dass sie sich nicht wie die übliche falsche Eliminierungsregel verhält, die einen Disjunktionssyllogismus nachahmt?
@mohottnad, so wie es aussieht, müsste jede Inferenzregel, die Sie in Ihr System aufnehmen wollten, einzeln bewiesen werden. Es ist kein willkürliches Beispiel für alle Regeln, es ist ein willkürliches Beispiel für diese bestimmte Regel. Trotzdem ist der Programmierer in mir fasziniert 🤔 Ich denke , ich kann etwas über Tupel beweisen und dann einfach die Regeln übersetzen. Ich sehe jedoch nicht, wie ich die Übersetzungsphase vermeiden kann
Rufen Sie Tao Te Chings berühmte Maxime an: „Das Tao brachte Eins hervor; Eins brachte Zwei hervor; Zwei brachte Drei hervor; Drei brachte Alle Dinge hervor.“? Für mich klingt das nur nach mathematischer Induktion, die eine akzeptierte deduktive strukturelle Inferenzregel oder ein Axiomenschema ist. Wie können wir es also vermeiden, wenn der Beweis von der Komplexität seiner Bildung abhängt?
@mohottnad das ist nicht der Fall nein. Was ich gezeigt habe und was für jede Inferenzregel auf die gleiche Weise gezeigt werden müsste, um den Beweis abzuschließen, ist, dass die Axiom-Schema-Version dieser Regel gültig ist. Daraus können wir schließen, dass alle Substitutionsinstanzen dieses Schemas gültig sind. Anders ausgedrückt, wir zeigen das ungefähr Φ C Ψ C ist ein Theorem. Theoreme haben keine Abhängigkeiten, was c willkürlich macht, wodurch wir UI anwenden und abrufen können X [ Φ X Ψ X ] . Wir zeigen nicht, dass alle Schritte gültig sind, wenn vorherige Schritte gültig sind und 1 weiterer Schritt gültig ist
Ihr modelltheoretischer Ansatz der Bewertungszuweisungsfunktion zum Beweis des Korrektheitssatzes kann klarer betrachtet werden, da wir jede syntaktische Regel der natürlichen Deduktion für jede Verknüpfung überprüfen müssen, um die Ordnung des Modells eines Booleschen Algebra-Gitters zu bewahren. Sie können natürlich das Axiomschema anstelle der Inferenzregel als PAs Induktionsaxiomschema mit Hilbert-Stil verwenden, aber hier in diesem Hintergrund ist immer noch ein Induktionsbeweis über die Höhe dieses Gitters erforderlich. Es gibt eine UI, aber keine HI-Regel (Höheneinführung), da die Höhe kein Bereich des Diskurses ist, der Begriffe enthält ...
@mohottnad Ich bin mir bewusst, dass es boolesche Gitter gibt, und das war es auch schon 😆 Es klingt jedoch interessant, also zögern Sie nicht, eine Antwort zu geben, die genau zeigt, wo Induktion verwendet werden muss. Zurück in meinem mir vertrauteren Gebiet ... die Bewertung erfolgt unter der Annahme, dass wffs gut spielen und ersetzt werden können 🤔 Hmm ... von der Länge des Beweises bis zur Länge der Saite mit Substitution. Ich frage mich, ob das zu dem von Ihnen erwähnten HI passt

Antworten (1)

Es ist einfacher, das Heyting-Algebra- Gittermodell zu verwenden, um den üblichen Induktionsbeweis über die Höhe von Ableitungen der Korrektheit sowohl in der intuitionistischen als auch in der klassischen Logik zu verstehen. Und jede Boolesche Algebra ist eine Heyting-Algebra, die auch distributiv ist.

In der Mathematik ist eine Heyting-Algebra (auch als pseudo-boolesche Algebra bekannt) ein beschränkter Verband (mit Verknüpfungs- und Begegnungsoperationen, die mit ∨ und ∧ geschrieben sind, und mit dem kleinsten Element 0 und dem größten Element 1), das mit einer binären Operation a → b der Implikation ausgestattet ist, wie z dass (c ∧ a) ≤ b äquivalent zu c ≤ (a → b) ist.

In dem Link gibt es ein Gitterdiagramm, jede natürliche Abzugsregel jeder Verknüpfung kann überprüft werden, um die Ordnung eines solchen Gitters gemäß den Gitterbildungsdefinitionen beizubehalten. Aber für eine beliebige Ableitung mit endlichen Schritten müssen Sie immer noch das Gitter erklimmen . Aber diese Höhe im Gitter entspricht nicht den Entitäten oder Begriffen des Diskursbereichs einer solchen Struktur, sodass Sie sich nicht auf die „allgemeine Einführung“ als natürliche Deduktion-Inferenzregel berufen können. Zurück im Gebiet Ihrer Bewertungsfunktion entspricht diese Höhenkomplexität dem einzelnen Schritt Ihres Beweises, der keine Entität seines Diskursbereichs ist (daher keine universelle Einführung anwendbar hier), daher scheint hier eine Induktion erforderlich zu sein.

Danke dafür, ich werde spielen 😊 Die von mir gewählte Folgerungsregel ist eigentlich ganz praktisch, um Theoreme zu beweisen. Etwas ist ein Theorem, wenn es etwas wff enthält, das von seiner Negation getrennt ist. Daher kann ein solches Theorem sowohl aus seinem wff als auch aus seiner Negation durch Disjunktionsintro konstruiert werden. Wenn wir das erkennen, können wir Ärger vermeiden, wie z. B. mehrfache Anwendungen von RAA, und den Beweis kürzer und lesbarer machen. Obwohl es sehr unhandlich wäre, denke ich, dass es tatsächlich jeden Satz in PL beweisen kann
Ich mache mir da ein bisschen Gedanken. Es gibt aber keine Schritte in meinem übersetzten Proof-System? Es gibt nur Axiomenschema und Substitution, die übrigens jeder Standardbeweis der Korrektheit als gegeben annimmt. Für einen Standard-Hilbert-Stil zeigt der Basisfall, dass das Axiomschema gültig ist, genau wie ich es getan habe, und der induktive Schritt, der auf Substitution beruht, um alle Instanzen anzuzeigen, in denen MP angewendet werden kann, ist gültig - wir sind fertig damit das Axiomenschema. Ein Beweis in meinem System ist im Grunde nur eine unschöne Funktionskomposition. Es ist die Benutzeroberfläche von WFFs, die ersetzt werden kann
@TenO'Four danke für deine Ausarbeitung deines Substitutionsschemas. Sie können Ihre Version sicherlich als eine Art "Rekursion" oder "Induktion" für WFFs bezeichnen, die ersetzt werden können. In der Logik erstreckt sich die Benutzeroberfläche ausschließlich über Variablen der Domäne, nicht über WFFs. Entschuldigung, ich verstehe Ihre spezielle Strukturregel für den sequentiellen Kalkül immer noch nicht vollständig (Ihre bevorzugte negierte Disjunktion, gibt es einen Namen dafür?), geschweige denn in ein Axiomschema konvertiert, aber scheint mir sinnvoll zu sein. Stellen Sie sich vor, ein Beweisassistent-Roboter erledigt Ihre Aufgabe, um die Solidität einer beliebigen Formel zu beweisen. Ich bin der Meinung, dass im Hilbert-System immer noch eine Rekursion erforderlich ist.
Metavariablen nehmen aber wffs als Eingabe? In jedem Fall denke ich, dass die Substitution bewiesen werden muss, und es könnte gut sein, dass ich die Dinge von "Länge des Beweises" auf "Länge der Zeichenfolge" verschoben habe. Die Gesamtidee dafür ist ein Schema, in das ich Sprachen übersetzen, dort mechanisch die Korrektheit beweisen und dann aufgrund der Äquivalenz die Korrektheit in der Originalsprache bewiesen haben kann. Was Sie geteilt haben, war sehr hilfreich, danke 😊 Ich habe einen Beispielbeweis mit der Regel bearbeitet. Es hat keinen Namen, aber ich denke, "Theorem Checker" fasst zusammen, was es tut.