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  • 离散数学 第二章 谓词逻辑 22 命题函数与量词

    为了说明命题函数的概念,下面先举例解释命题与谓词的关系。

    h是谓词“能够到达山顶”,l表示客体名称李四,t表示老虎,c表示汽车,那么hl
    ht),hc)等分别表示各个不同的命题,但他们有一个共同的形式,即hx)。
    x分别取ltc时就表示“李四能够到达山顶”,“老虎能够到达山顶”,“汽车能
    够到达山顶”。

    同理,若lxy)表示“x小于y”,那么l23)表示了一个真命题:“2小于3”。
    l51)表示假命题:“5小于1”。

    又如axyz)表示了真命题“3+2= 5 ,而a124)表示了一个假命题“1+
    2= 4

    从上述三个例子中可以看到hx),lxy),axyz)本身不是一个命题,只
    有当变元xyz等取特定的客体时,才确定了一个命题。

    定义2-2·1 由一个谓词,一些客体变元组成的表达式称为简单命题函数。

    根据这个定义可以看到,n元谓词就是有n个客体变元的命题函数,当n=0时,称为0
    谓词,它本身就是一个命题,故命题是n元谓词的一个特殊情况。

    由一个或n个简单命题函数以及逻辑联结词组合而成的表达式称复合命题函数。

    逻辑联结词┓,∧,∨,→,«,的意义与命题演算中的解释完全类同。

    1 sx)表示“x学习很好”,用wx)表示“x工作很好”。则┓sx)表示“
    x学习不是很好”。sx)∧wx)表示“x的工作,学习都很好”。sx)→wx
    表示“若x的学习很好,则x工作得很好”。

    2 hxy)表示“xy长得高”。设l表示李四,c表示张三。

    则┓hlc)表示“李四不比张三长得高”。┓hlc)∧hcl)表示“李四
    不比张三长得高”且“张三不比李四长得高”即“张三与李四同样高”。

    3 qxy)表示“xy重”,当xy指人或物时,它是一个命题,但若xy
    实数时,qxy)就不是一个命题。

    命题函数不是一个命题,只有客体变元取特定名称时,才能成为一个命题。但是客体
    变元在哪些范围内取特定的植,对是否成为命题及命题的真值极有影响。

    4 rx)表示“x是大学生”,如果x的讨论范围为某大学里班级中的学生,则rx
    是永真式。

    如果x的讨论范围为某中学里班级中的学生,则rx)是永假式。

    如果x的讨论范围为一个剧场中的观众,观众中有大学生也有非大学生,那么,对某些
    观众,rx)为真,对另一些观众,rx)为假。

    5 pxy)∧pyz))→pxz

    pxy)解释为“x小于y”,当xyz都在实数域中取值,则这个式子表示为:
    “若x小于yy小于z,则x小于y”。这是一个永真式。

    如果pxy)解释为“xy的儿子”,当xyz都指人,则“若xy的儿子且y
    z的儿子则xz的儿子”。这个式子表达的是一个永假公式。

    如果pxy)解释为“x距离y 10 ”,若xyz表示地面上的房子,那么“x
    y 10 且y距离z 10 则x距离z 10 ”。这个命题的真值将由xyz的具体
    位置而定,它可能为t,也可能为f

    从上述两例可以看到,命题函数确定为命题,与客体变元的论述范围有关。在命题函
    数中,客体变元的论述范围称作个体域。个体域可以是有限的,也可以是无限的,把
    各种个体域综合在一起作为论述范围的域称全总个体域。

    使用上面所讲的一些概念,还不能用符号很好的表达日常生活中的各种命题。例如:
    sx)表示x是大学生,而x的个体域为某单位的职工。那么sx)可以表示某单位
    职工都是大学生,也可以表示某单位存在一些职工是大学生。为了避免这种理解上的
    混乱,因此需要引入量词,以刻划“所有的”和“存在一些”的不同概念。

    例如(a)所有的人都是要呼吸的。

    b)每个学生都要参加考试。

    c)任何整数或是正的或是负的。

    这三个例子都需要表示“对所有的x”这样的概念,为此,引入符号(∨x)或(x),
    表示“对所有的x”。

    若设mx):x是人,hx):x要呼吸。

    px):x是学生,qx):x要参加考试。

    ix):x是整数,rx):x是正数,nx):x是负数。

    则上述三例就记为:

    a)(∨x)(mx)→hx))

    b)(∨x)(px)→qx))

    c)(∨x)(ix)→(rx)∨nx)))

    符号“∨x”称为全称量词,用来表示“对所有的”“每一个”“对任何一个”等。

    另外还有一类量词记作(ヨx),表示“存在一些x”。

    例如 (a)存在一个数是质数。

    b)一些人是聪明的。

    c)有些人早饭吃面包。

    px):x是质数。

    mx):x是人。

    rx):x是聪明的。

    ex):x早饭吃面包。

    则上述三例可表示为:

    a)(ヨx)(px))

    b)(ヨx)(mx)∧rx))

    c)(ヨx)(mx)∧ex))

    符号“ヨ”称为存在量词,可用来表达“存在一些”“至少有一个”“对于一些”等。

    全称量词与存在量词统称为量词,在上述有关量词的例子中可以看出,每个由量词确定
    的表达式,都与个体域有关。例如:(∨x)(mx)→hx))表示所有的人都要呼吸
    ,如果把个体域限制在“人类”这个范围内,那么亦可简单地表示为(∨x)(hx))
    。在这个例子中指定论域,不仅与表达形式有关,而且不同的指定论域会有不同的问题真
    值。如设论域为“人类”则这个命题的真值为t,如果论域为自然数,则命题的真值为f
    为此,在讨论带有量词的命题函数时,必须确定其个体域。为了方便,我们将所有命题函
    数的个体域全部统一,使用全总个体域。用了这个全总个体域后,对每一个客体变元的变
    化范围,用特性谓词加以限制。一般地,对全称量词,此特性谓词常作蕴含的前件,对存
    在量词,此特性谓词常作合取项。例如:在全总个体域中(∨x)(hx))可写成(∨x
    mx)→hx)),其中mx)为hx)的特性谓词。对(ヨx)(hx))可写成
    (ヨx)(mx)∧hx)),特性谓词mx)限定了hx)中变元的范围。

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