Teilformeln des WFF (∀x) ((∀y) ((x ∈ y) ∨ (y ∈ x )))

Betrachten Sie die wohlgeformte Formel in der Mengenlehre (∀x) ((∀y) ((x ∈ y) ∨ (y ∈ x ))). Ich glaube, es gibt 5 Teilformeln:

  1. (x ∈ y)
  2. (y ∈ x)
  3. ((x ∈ y)∨(y ∈ x))
  4. (∀y) ((x ∈ y)∨(y ∈ x))
  5. (∀x) ((∀y) ((x ∈ y)∨(y ∈ x)))

Ich bin mir jedoch nicht sicher, ob es noch mehr gibt, zB möglicherweise Dinge wie

  • (∀y) ((∀x) ((x ∈ y)∨(y ∈ x)))
  • (∀x) ((x ∈ y)∨(y ∈ x))
  • usw.

Mir ist aufgefallen, dass es in Wikipedia keinen Artikel zu „Teilformeln“ gibt, daher ist meine einzige Referenz das ausgezeichnete Online-Buch von William Weiss über die Mengenlehre (siehe insbesondere Seite 12 für seine Erörterung von „Teilformeln“).

Edit: Die 2 zusätzlichen Möglichkeiten erschienen mir da plausibel

  • (∀y) ((∀x) ((x ∈ y)∨(y ∈ x)))

ist logisch äquivalent zu unserer Formel (∀x) ((∀y) ((x ∈ y)∨(y ∈ x))). Bedeutet dies, dass es sowie seine Unterformel

  • (∀x) ((x ∈ y)∨(y ∈ x))

Soll in unsere Liste aufgenommen werden?

Könnten Sie die Frage bearbeiten, um deutlich zu machen, was Sie eigentlich fragen möchten? Wollen Sie nur eine Liste aller WFFs in (∀x) ((∀y) ((x ∈ y) ∨ (y ∈ x )))?

Antworten (2)

Sie können dafür einen Parse-Baum verwenden. Zuerst zeichnen Sie den Parse-Baum, dann ziehen Sie Kästchen um Teilbäume.

Parse-Baum           Analysieren Sie den Baum mit Kästen

Und Sie sehen, dass Sie Recht hatten.

Beachten Sie zum Beispiel, dass ∀y ∀x (x ∈ y ∨ y ∈ x) einer Unterformel (nämlich der gesamten Formel) entspricht , aber keine Unterformel selbst, da sie nicht im Analysebaum existiert. Sie müssen die Struktur ändern, um zu diesem Formular zu gelangen.


Auf Anfrage hier ein komplettes LaTeX-Beispiel zum Generieren des Bildes rechts:

\documentclass[11pt,border=10pt]{standalone}

\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{calc}

\begin{document}

\begin{tikzpicture}[every node/.style={draw,circle}]
    \node (ax) {$\forall x$}
        child{ node (ay) {$\forall y$} 
            child { node (or) {$\lor$} 
                child { node (xy) {$x\in y$} }
                child { node (yx) {$y\in x$} }
            }
        };
    \draw[red] ($(xy.south west)-(0.3,0.3)$) rectangle ($(xy.north east) + (0.3,0.3)$);
    \draw[red] ($(yx.south west)-(0.3,0.3)$) rectangle ($(yx.north east) + (0.3,0.3)$);
    \draw[red] ($(xy.south west)-(0.4,0.4)$) rectangle ($(yx.north east |- or.north east) + (0.4,0.3)$);
    \draw[red] ($(xy.south west)-(0.5,0.5)$) rectangle ($(yx.north east |- ay.north east) + (0.5,0.3)$);
    \draw[red] ($(xy.south west)-(0.6,0.6)$) rectangle ($(yx.north east |- ax.north east) + (0.6,0.3)$);
\end{tikzpicture}

\end{document}
Hallo Keelan, vielen Dank für die Veranschaulichung dieser Teilformeln in einem Baumdiagramm. Ich stimme zu - es ist sehr hilfreich, die Teilformeln zu verstehen und zu identifizieren. Schnelles Follow-up (siehe fragliche Bearbeitung): Spielt es eine Rolle, dass es (∀y) ((∀x) ((x ∈ y)∨(y ∈ x)))logisch äquivalent zu ist (∀x) ((∀y) ((x ∈ y)∨(y ∈ x)))?
@EthanAlvaree siehe den letzten Absatz meiner Antwort. Äquivalenz ist etwas anderes als Teilformeln. Zum Beispiel ist (P or not P) äquivalent zu True, aber keine ist eine Teilformel der anderen. Oder ein weniger triviales Beispiel: (P impliziert Q) vs. (nicht P oder Q).
Etwas off-topic, aber ich liebe deine Zahlen. Haben Sie einen Tikz-Code zum Generieren Ihres Parse-Baums mit Boxen?
@EthanAlvaree du hattest Glück, ich hatte meinen Laptop nicht ausgeschaltet, also war er noch in /tmp. Siehe Bearbeitung ;-)

Im Allgemeinen sind die Unterformeln von Φ diejenigen Formeln, die bei der Konstruktion von Φ verwendet werden. Sie können die Konstruktion von Φ als Baum sehen, und jede Formel in diesem Baum ist eine Unterformel des resultierenden Baumstamms (vielleicht ist dies intuitiver als die rekursive formale Definition, die Sie im Buch sehen).

Eine informelle Möglichkeit, Ihre Formel zu konstruieren und zu zeigen, ist wohlgeformt, indem Sie die Sammlung von Formeln der Mengenlehre verwenden, die in Weiss 'Buch definiert sind:

  1. (x ∈ y) ist ein wff nach Regel 1
  2. (y ∈ x ) ist ein wff nach Regel 1
  3. (x ∈ y) ∨ (y ∈ x ) ist ein wff nach Regel 4
  4. (∀y) ((x ∈ y) ∨ (y ∈ x )) ist ein wff nach Regel 7
  5. (∀x) ((∀y) ((x ∈ y) ∨ (y ∈ x ))) ist ein wff nach Regel 7

Und da hast du die Teilformeln.

Stimmt, dass (∀x) ((x ∈ y) ∨ (y ∈ x )) ein wff ist, sieht man das an Regel 7:

  1. Wenn Φ eine Formel und vi eine Variable ist, dann ist (∀vi)Φ auch eine Formel.

Wenn also ((x ∈ y) ∨ (y ∈ x )) eine Formel und x eine Variable ist, dann ist (∀x) ((x ∈ y) ∨ (y ∈ x )) auch eine Formel.

Allerdings ist (∀x) ((x ∈ y) ∨ (y ∈ x )) keine Teilformel Ihrer ursprünglichen Formel, da sie nicht zu ihrer Konstruktion verwendet wird. Dasselbe gilt für den anderen von Ihnen erwähnten Fall.

Danke JosEduSol! Es spielt also keine Rolle, dass das (∀y) ((∀x) ((x ∈ y)∨(y ∈ x)))logisch äquivalent ist zu (∀x) ((∀y) ((x ∈ y)∨(y ∈ x)))?
@EthanAlvaree Wie Keelan in seiner Antwort erklärte, spielt es in diesem Fall keine Rolle. Sie arbeiten nur mit Formeln und Unterformeln. Denken Sie in syntaktischen Konstruktionsbegriffen.