Μετάβαση στο περιεχόμενο
Topos Uranos

Περίληψη

Αυτό το μάθημα ανοίγει την τέταρτη και τελευταία ενότητα περιεχομένου του κύκλου μαθημάτων, αφιερωμένη στη μεταθεωρία. Παρουσιάζει τα τρία μαθήματά της και το νήμα που τα ενώνει: οι δύο προηγούμενες ενότητες κατασκεύασαν, πάνω στην ίδια γλώσσα, δύο έννοιες για το τι έπεται από ορισμένες υποθέσεις, την παραγωγή Γ⊢φ\Gamma \vdash \varphi και τη σημασιολογική συνέπεια Γ⊨φ\Gamma \models \varphi, και αυτή η ενότητα αποδεικνύει ότι συμπίπτουν, πρώτα για πεπερασμένες υποθέσεις (ορθότητα, λήμμα του Καλμάρ και πληρότητα), έπειτα για οποιεσδήποτε υποθέσεις (θεώρημα της συμπάγειας και ισχυρή πληρότητα), και προσφέρει τέλος έναν τρίτο τρόπο να αποφασίζεται η συνέπεια, τη μέθοδο της επίλυσης, για την οποία αποδεικνύει επίσης ότι είναι ορθή και πλήρης. Εξηγεί γιατί η συμπάγεια αποδεικνύεται πριν από την ισχυρή πληρότητα, και όχι αντίστροφα· δείχνει με δύο παραδείγματα τα ερωτήματα που ούτε η αναζήτηση παραγωγών ούτε ο πίνακας αληθείας μπορούν να απαντήσουν μόνα τους· διευκρινίζει τι παίρνει από τις τρεις προηγούμενες ενότητες και δίνει συμβουλές για τη μελέτη της.

Μαθησιακοί στόχοι

  1. Να περιγράφουμε τη σειρά των τριών μαθημάτων της ενότητας, να εξηγούμε ποια αποτελέσματα του καθενός χρησιμοποιεί το επόμενο και να αιτιολογούμε γιατί η συμπάγεια αποδεικνύεται, με ένα σημασιολογικό επιχείρημα, πριν από την ισχυρή πληρότητα.
  2. Να διακρίνουμε τις δύο όψεις του κύκλου μαθημάτων, την παραγωγιμότητα Γ⊢φ\Gamma \vdash \varphi, υπαρξιακή και πεπερασμένη, και τη σημασιολογική συνέπεια Γ⊨φ\Gamma \models \varphi, καθολική πάνω σε άπειρες αποτιμήσεις, και να διατυπώνουμε την ορθότητα και την πληρότητα στους τρεις βαθμούς τους.
  3. Να εξηγούμε γιατί η σύμπτωση των δύο σχέσεων δεν μπορεί να εδραιωθεί κατά περίπτωση, αλλά μόνο με μεταθεωρήματα, και να αναγνωρίζουμε ποια εργαλεία των προηγούμενων ενοτήτων (επαγωγές, απόδειξη κατά περιπτώσεις, θεωρήματα της απαγωγής, λήμμα σύμπτωσης, συζευκτικές μορφές) θα χρησιμοποιήσει κάθε απόδειξη.
  4. Να διαβάζουμε παραγωγές για παραγωγές και σημασιολογικά επιχειρήματα της ενότητας διακρίνοντας σε κάθε βήμα για ποια σχέση γίνεται λόγος, και να οργανώνουμε τη μελέτη ξεκινώντας από την αρχική αξιολόγηση.

Αρχική αξιολόγηση

Πριν διατρέξουμε την ενότητα, αξίζει να μετρήσουμε το σημείο εκκίνησης. Η αξιολόγηση αυτή είναι αυτοαξιολόγηση: δεν βαθμολογείται, και μοναδικός σκοπός της είναι να προσανατολίσει τη μελέτη. Οι δεκαπέντε ερωτήσεις της είναι δύο ειδών. Οι έξι πρώτες αφορούν όσα η ενότητα θεωρεί γνωστά από τις προηγούμενες: τον ορισμό της σημασιολογικής συνέπειας και την αναγωγή της στη μη ικανοποιησιμότητα, την τιμή της κοινής άρνησης, το λήμμα σύμπτωσης, τον πεπερασμένο χαρακτήρα της παραγωγής και την απόδειξη κατά περιπτώσεις· όποιος απαντήσει λάθος σε κάποια πρέπει, πριν συνεχίσει, να επαναλάβει το μάθημα που κατονομάζει η ερώτηση. Οι υπόλοιπες εννέα αφορούν, με τη σειρά, τα τρία μαθήματα αυτής της ενότητας, τρεις για το καθένα. Όποιος δεν έχει μελετήσει ποτέ τη μεταθεωρία ενός λογικού συστήματος δεν πρέπει να περιμένει να τις απαντήσει σωστά, και αυτό δεν έχει σημασία: κάθε απάντηση, σωστή ή λανθασμένη, εξηγεί το ζήτημα και κατονομάζει το μάθημα που το πραγματεύεται. Οι ίδιες δεξιότητες μετρώνται ξανά στο τέλος, στο μάθημα της σύνθεσης.

Αρχική αξιολόγηση

Πριν ξεκινήσεις την ενότητα, μέτρησε το σημείο εκκίνησής σου. Είναι μια σύντομη αυτοαξιολόγηση: δεν βαθμολογείται και το αποτέλεσμα αποθηκεύεται μόνο στον περιηγητή σου.

  1. Ερώτηση 1Από προηγούμενες ενότητεςΤι σημαίνει Γ⊨φ\Gamma \models \varphi;

  2. Ερώτηση 2Από προηγούμενες ενότητεςΠοιος από τους παρακάτω ισχυρισμούς είναι ισοδύναμος με το Γ⊨φ\Gamma \models \varphi;

  3. Ερώτηση 3Από προηγούμενες ενότητεςΑν μια αποτίμηση vv δίνει στον α\alpha την τιμή 11, ποια τιμή δίνει στον (α↓β)(\alpha \downarrow \beta);

  4. Ερώτηση 4Από προηγούμενες ενότητεςΟι μεταβλητές του φ\varphi είναι οι v2v_{2} και v7v_{7}. Δύο αποτιμήσεις vv και ww δίνουν τις ίδιες τιμές στη v2v_{2} και στη v7v_{7}, και αντίθετες τιμές σε όλες τις άλλες μεταβλητές. Αν v(φ)=1v(\varphi) = 1, τι μπορεί να βεβαιωθεί για την w(φ)w(\varphi);

  5. Ερώτηση 5Από προηγούμενες ενότητεςΈστω Γ\Gamma ένα άπειρο σύνολο τύπων τέτοιο ώστε Γ⊢φ\Gamma \vdash \varphi. Τι μπορεί να βεβαιωθεί;

  6. Ερώτηση 6Από προηγούμενες ενότητεςΓνωρίζουμε ότι Γ∪{p}⊢χ\Gamma \cup \{p\} \vdash \chi και ότι Γ∪{¬p}⊢χ\Gamma \cup \{\neg p\} \vdash \chi. Τι επιτρέπει να συμπεράνουμε η απόδειξη κατά περιπτώσεις;

  7. Ερώτηση 7Το σύστημα του κύκλου μαθημάτων είναι ορθό. Τι βεβαιώνει αυτή η ιδιότητα;

  8. Ερώτηση 8Έστω vv η αποτίμηση που δίνει 11 στη pp και 00 στη qq. Τι βεβαιώνει το λήμμα του Καλμάρ, με τις μεταβλητές pp και qq, για τον τύπο (p↔q)(p \leftrightarrow q);

  9. Ερώτηση 9Μπορεί ένα παραγωγικό σύστημα να είναι ορθό χωρίς να είναι πλήρες;

  10. Ερώτηση 10Τι βεβαιώνει το θεώρημα της συμπάγειας;

  11. Ερώτηση 11Έστω Γ\Gamma ένα άπειρο σύνολο τύπων τέτοιο ώστε Γ⊨φ\Gamma \models \varphi. Τι εξασφαλίζει η συμπάγεια;

  12. Ερώτηση 12Το πρώτο μάθημα αποδεικνύει την πληρότητα για πεπερασμένα σύνολα υποθέσεων. Γιατί δεν αρκεί ο πεπερασμένος χαρακτήρας της παραγωγής για να την επεκτείνει σε ένα άπειρο σύνολο Γ\Gamma;

  13. Ερώτηση 13Ποια είναι η επιλύουσα των φράσεων {p,¬q,r}\{p, \neg q, r\} και {q,s}\{q, s\};

  14. Ερώτηση 14Για να αποφασίσουμε με επίλυση αν {(p∨q),¬p}⊨q\{(p \vee q), \neg p\} \models q, ποιο σύνολο φράσεων προσπαθούμε να διαψεύσουμε;

  15. Ερώτηση 15Μπορεί να συναχθεί με επίλυση η κενή φράση □\Box από το σύνολο {{p,q},{¬p,¬q}}\{\{p, q\}, \{\neg p, \neg q\}\};