Zum Inhalt springen
Topos Uranos

Zusammenfassung

Diese Lektion eröffnet die zweite Einheit des Kurses, die der Deduktion gewidmet ist. Sie stellt ihre fünf Lektionen vor und den Faden, der sie verbindet, von der Definition eines formalen Deduktionssystems bis zu den De-Morgan-Gesetzen und den Distributivgesetzen; sie verortet die Einheit auf dem Weg des Kurses, zwischen der bereits aufgebauten Sprache und der Semantik und Metatheorie, die noch kommen, und nimmt vorweg, was diese über sie sagen werden; sie begründet die Wahl eines axiomatischen Systems, das in zwei Stufen aufgebaut wird (der Łukasiewicz-Kalkül mit drei Axiomenschemata und dem Modus ponens und der Kalkül des Kurses, der ihm die Regel der Ersetzung der doppelten Negation hinzufügt), und erklärt, warum diese zweite Regel nötig ist und warum sie postuliert statt bewiesen wird; sie zeigt an einer kurzen Ableitung, wie viel Arbeit ein elementarer Schluss verbirgt; sie legt fest, was aus der vorigen Einheit übernommen wird, nämlich die eindeutige Lesbarkeit, die Induktion (die starke über die natürlichen Zahlen und die strukturelle) und die Auflösung der Abkürzungen, und gibt Ratschläge für ihr Studium.

Lernziele

  1. Die Abfolge der fünf Lektionen der Einheit beschreiben und erklären, welche Ergebnisse jeder Lektion die nächste verwendet.
  2. Die Deduktion im Verlauf des Kurses verorten, die Ableitbarkeit Γ⊢φ\Gamma \vdash \varphi von der semantischen Folgerung Γ⊨φ\Gamma \models \varphi unterscheiden und erklären, was Korrektheit und Vollständigkeit behaupten werden.
  3. Erklären, warum der Kalkül des Kurses dem von Łukasiewicz eine zweite primitive Regel hinzufügt, die Ersetzung der doppelten Negation, ausgehend von dem, was die drei Schemata an einem Peirce-Pfeil sehen können und was nicht.
  4. Eine kurze Ableitung nach nummerierten Zeilen lesen, die Ableitung von Formeln von der Ableitung über Ableitungen unterscheiden, erkennen, was die Einheit aus der vorigen übernimmt, und ihr Studium ausgehend vom Eingangstest planen.

Eingangstest

Bevor man die Einheit durcharbeitet, lohnt es sich, den Ausgangspunkt zu bestimmen. Dieser Test ist eine Selbstüberprüfung: Er wird nicht benotet, und sein einziger Zweck ist es, das Lernen zu leiten. Seine dreizehn Fragen sind von zweierlei Art. Die ersten drei betreffen, was die Einheit aus der vorigen als bekannt voraussetzt: die eindeutige Lesbarkeit, die starke Induktion und die Auflösung der Abkürzungen; wer eine davon falsch beantwortet, sollte vor dem Weitergehen die Lektion wiederholen, die die Frage nennt. Die übrigen zehn behandeln der Reihe nach die fünf Lektionen dieser Einheit: drei die erste, drei die zweite, zwei die dritte, eine die vierte und eine die fünfte. Wer nie ein Deduktionssystem studiert hat, sollte nicht erwarten, sie richtig zu beantworten, und das macht nichts: Jede Antwort, ob richtig oder nicht, erklärt den Punkt und nennt die Lektion, die ihn behandelt. Dieselben Fertigkeiten werden am Ende, in der Lektion der Zusammenfassung, erneut gemessen.

Eingangstest

Miss vor Beginn der Einheit deinen Ausgangspunkt. Es ist eine kurze Selbsteinschätzung: Sie wird nicht benotet, und das Ergebnis wird nur in deinem Browser gespeichert.

  1. Frage 1Aus früheren EinheitenDie Zeichenkette ∙∙∘∙∘∘∙∘∙\sigI\sigI\sigO\sigI\sigO\sigO\sigI\sigO\sigI ist eine zusammengesetzte Formel der Form ∙φψ\sigI\varphi\psi. Welches sind ihre Komponenten φ\varphi und ψ\psi?

  2. Frage 2Aus früheren EinheitenIn einem Beweis durch starke Induktion, dass jede natürliche Zahl nn eine Eigenschaft P(n)P(n) hat, was darf man beim Beweis von P(n)P(n) annehmen?

  3. Frage 3Aus früheren EinheitenWelche Formel bezeichnet (φ→ψ)(\varphi \rightarrow \psi) mit den offiziellen Abkürzungen des Kurses, geschrieben mit dem Peirce-Pfeil und der Negation?

  4. Frage 4Das Schema A1 ist (φ→(ψ→φ))(\varphi \rightarrow (\psi \rightarrow \varphi)). Ist die Formel (v1→(v2→v3))(v_{1} \rightarrow (v_{2} \rightarrow v_{3})) eine Instanz von A1?

  5. Frage 5In einer Ableitung stehen bereits die Zeilen ψ\psi und (φ→ψ)(\varphi \rightarrow \psi), wobei φ\varphi und ψ\psi verschiedene Formeln sind. Welche Formel erlaubt der auf diese beiden Zeilen angewandte Modus ponens zu schreiben?

  6. Frage 6Man weiß, dass {φ}⊢ψ\{\varphi\} \vdash \psi, das heißt, dass es eine Ableitung von ψ\psi gibt, deren einzige Prämisse φ\varphi ist. Was besagt dann das Deduktionstheorem?

  7. Frage 7Was ist ohne weitere Prämissen aus der Menge {(φ→ψ),(ψ→χ)}\{(\varphi \rightarrow \psi), (\psi \rightarrow \chi)\} ableitbar?

  8. Frage 8Die Regel der Ersetzung der doppelten Negation (EDN) ändert in einer Zeile ein einziges Vorkommen einer Teilformel, und sie wirkt auf die Zeichenkette der Grundsprache. Wie viele Vorkommen der Teilformel ¬v1\neg v_{1} enthält die Zeichenkette, die (v1→v2)(v_{1} \rightarrow v_{2}) bezeichnet?

  9. Frage 9Welche Formel erhält man aus (¬φ→ψ)(\neg\varphi \rightarrow \psi) durch Kontraposition, ohne doppelte Negationen hinzuzufügen?

  10. Frage 10Bezeichnen (φ∨ψ)(\varphi \vee \psi) und (¬φ→ψ)(\neg\varphi \rightarrow \psi) dieselbe Formel?

  11. Frage 11Man weiß, dass φ⊣⊢φ′\varphi \dashv\vdash \varphi', das heißt, dass jede aus der anderen ableitbar ist. Was rechtfertigt, dass auch ¬φ⊣⊢¬φ′\neg\varphi \dashv\vdash \neg\varphi'?

  12. Frage 12Aus der Prämissenmenge Γ∪{¬φ}\Gamma \cup \{\neg\varphi\} werden eine Formel χ\chi und ihre Negation ¬χ\neg\chi abgeleitet. Was kann man schließen?

  13. Frage 13Zu welcher Formel ist die Negation einer Implikation, ¬(φ→ψ)\neg(\varphi \rightarrow \psi), äquivalent?