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 και τη σημασιολογική συνέπεια , 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
- 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.
- Να διακρίνουμε τις δύο όψεις του κύκλου μαθημάτων, την παραγωγιμότητα , υπαρξιακή και πεπερασμένη, και τη σημασιολογική συνέπεια , καθολική πάνω σε άπειρες αποτιμήσεις, και να διατυπώνουμε την ορθότητα και την πληρότητα στους τρεις βαθμούς τους.
- 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.
- 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.
Πριν ξεκινήσεις την ενότητα, μέτρησε το σημείο εκκίνησής σου. Είναι μια σύντομη αυτοαξιολόγηση: δεν βαθμολογείται και το αποτέλεσμα αποθηκεύεται μόνο στον περιηγητή σου.
Ερώτηση 1Από προηγούμενες ενότητεςΤι σημαίνει ;
Αυτό είναι το , η συντακτική σχέση της ενότητας του συμπερασμού. Το ότι οι δύο σχέσεις συμπίπτουν είναι ακριβώς αυτό που αποδεικνύει η ενότητα· να τις θεωρούμε ίδιες από την αρχή σημαίνει να υποθέτουμε αυτό που θέλουμε να αποδείξουμε.Αυτό είναι η ικανοποιησιμότητα του . Με και υπάρχει αποτίμηση που ικανοποιεί και τα δύο, και όμως ο δεν είναι συνέπεια του : το εμποδίζει η αποτίμηση που δίνει στη και στη .Η συνέπεια μπορεί να χρειάζεται περισσότερες υποθέσεις μαζί: , και καμία από τις δύο υποθέσεις, μόνη της, δεν έχει ως συνέπεια τη .Είναι ο ορισμός της σημασιολογικής συνέπειας: ένας καθολικός ισχυρισμός για τις αποτιμήσεις, που δεν αναφέρει παραγωγές. Αν το είναι κενό, λέει ότι ο είναι έγκυρος· αν το είναι μη ικανοποιήσιμο, ισχύει για κάθε .Επανάληψη: Σημασιολογική συνέπεια και ισοδυναμία
Ερώτηση 2Από προηγούμενες ενότητεςΠοιος από τους παρακάτω ισχυρισμούς είναι ισοδύναμος με το ;
Δεν αρκεί: το είναι ικανοποιήσιμο και η δεν είναι συνέπεια του . Η συνέπεια ανάγεται στην αδυναμία να διαψευστεί το συμπέρασμα, όχι στη δυνατότητα να επιβεβαιωθεί.Είναι ακριβώς η άρνηση της συνέπειας: μια αποτίμηση που ικανοποιεί αυτό το σύνολο είναι ένα αντιμοντέλο.Αυτό λέει ότι ο είναι έγκυρος, που είναι η περίπτωση όπου το είναι κενό· με υποθέσεις, ένα συμπέρασμα που δεν είναι έγκυρο μπορεί, παρ’ όλα αυτά, να είναι συνέπεια.Μια αποτίμηση που θα ικανοποιούσε το θα ικανοποιούσε το και θα διέψευδε τον , και αυτό ακριβώς αποκλείει η συνέπεια. Είναι το θεώρημα συνέπειας και μη ικανοποιησιμότητας, που η συμπάγεια και η επίλυση χρησιμοποιούν σε κάθε βήμα.Επανάληψη: Σημασιολογική συνέπεια και ισοδυναμία
Ερώτηση 3Από προηγούμενες ενότητεςΑν μια αποτίμηση δίνει στον την τιμή , ποια τιμή δίνει στον ;
Έτσι θα συμπεριφερόταν η εναλλακτική άρνηση, «όχι και τα δύο», . Η κοινή άρνηση, «ούτε… ούτε», έχει τιμή μόνο όταν και οι δύο συνιστώσες έχουν τιμή .Θα ήταν η τιμή αν η κοινή άρνηση κοίταζε μόνο τη δεύτερη συνιστώσα της· το σκέλος πολλαπλασιάζει τα δύο συμπληρώματα, και το συμπλήρωμα του είναι .Συγχέει την κοινή άρνηση με τη διάζευξη, που έχει τιμή όταν κάποια συνιστώσα την έχει· η κοινή άρνηση είναι ακριβώς η άρνηση της διάζευξης.Από το σκέλος της κοινής άρνησης, , και ο πρώτος παράγοντας είναι . Είναι η πρώτη από τις τρεις περιπτώσεις του λήμματος του Καλμάρ, που το πρώτο μάθημα μεταφράζει σε παραγωγή.Επανάληψη: Σημασιολογία της προτασιακής λογικής
Ερώτηση 4Από προηγούμενες ενότητεςΟι μεταβλητές του είναι οι και . Δύο αποτιμήσεις και δίνουν τις ίδιες τιμές στη και στη , και αντίθετες τιμές σε όλες τις άλλες μεταβλητές. Αν , τι μπορεί να βεβαιωθεί για την ;
Οι διαφορές σε μεταβλητές που δεν εμφανίζονται στον δεν τον επηρεάζουν· γι’ αυτό ένας τύπος με μεταβλητές έχει πίνακα γραμμών, αν και οι αποτιμήσεις είναι άπειρες.Η αντιστροφή της τιμής μεταβλητών που απουσιάζουν από τον δεν αλλάζει τίποτα· μόνο η αντιστροφή της τιμής της ή της θα μπορούσε να αλλάξει την τιμή του.Αρκεί η σύμπτωση στις μεταβλητές του · όσες έχουν μικρότερο δείκτη και δεν εμφανίζονται σε αυτόν είναι εξίσου άσχετες με όσες έχουν μεγαλύτερο δείκτη.Είναι το λήμμα σύμπτωσης: η τιμή ενός τύπου εξαρτάται μόνο από τις τιμές των μεταβλητών του, που είναι πεπερασμένες. Η συμπάγεια το χρησιμοποιεί στο τελευταίο της βήμα, και το λήμμα του Καλμάρ, για να αρκεί μία γραμμή του πίνακα.Επανάληψη: Σημασιολογία της προτασιακής λογικής
Ερώτηση 5Από προηγούμενες ενότητεςΈστω ένα άπειρο σύνολο τύπων τέτοιο ώστε . Τι μπορεί να βεβαιωθεί;
Οι υποθέσεις δεν μπορούν να παραλειφθούν: , και η δεν είναι θεώρημα.Μια παραγωγή έχει πεπερασμένο πλήθος γραμμών και δεν μπορεί να χρησιμοποιήσει άπειρες υποθέσεις· επιπλέον, τίποτα δεν υποχρεώνει να χρησιμοποιηθούν όλες οι διαθέσιμες υποθέσεις.Ο πεπερασμένος χαρακτήρας αποδείχθηκε στην ενότητα του συμπερασμού κοιτάζοντας μόνο το μήκος των παραγωγών, χωρίς κανένα σημασιολογικό θεώρημα. Τη συμπάγεια τη χρειάζεται η σημασιολογική συνέπεια, όχι η παραγωγή.Είναι ο πεπερασμένος χαρακτήρας της παραγωγής: μια παραγωγή είναι μια πεπερασμένη ακολουθία και χρησιμοποιεί μόνο πεπερασμένο πλήθος υποθέσεων, που σχηματίζουν αυτό το υποσύνολο. Το σημασιολογικό του αντίστοιχο, ότι ό,τι είναι συνέπεια του είναι συνέπεια ενός πεπερασμένου μέρους του, δεν είναι τετριμμένο: είναι το θεώρημα της συμπάγειας.Επανάληψη: Τυπικά παραγωγικά συστήματα
Ερώτηση 6Από προηγούμενες ενότητεςΓνωρίζουμε ότι και ότι . Τι επιτρέπει να συμπεράνουμε η απόδειξη κατά περιπτώσεις;
Δεν χρειάζεται να το γνωρίζουμε: η απόδειξη κατά περιπτώσεις χρησιμοποιεί ότι μία από τις δύο εναλλακτικές ισχύει, χωρίς να αποφασίζει ποια. Το συνηθισμένο είναι το να μην παράγει καμία από τις δύο, και ο κανόνας ισχύει εξίσου.Δεν έπεται: με το κενό και οι δύο παραδοχές ισχύουν, και ο είναι ψευδής όταν η είναι ψευδής, οπότε δεν θα έπρεπε να παράγεται.Αυτό είναι αληθές, λόγω μονοτονίας, αλλά είναι πολύ λιγότερο από όσα γνωρίζουμε: η απόδειξη κατά περιπτώσεις επιτρέπει να παραλειφθεί η παραδοχή.Η απόδειξη κατά περιπτώσεις απαλείφει την παραδοχή: αν ο παράγεται τόσο με τον όσο και με τον , παράγεται χωρίς κανέναν από τους δύο. Η ασθενής πληρότητα την εφαρμόζει μία φορά για κάθε μεταβλητή, για να απαλείψει τις υποθέσεις που καθορίζει το λήμμα του Καλμάρ.Επανάληψη: Οι τεχνικές της κλασικής λογικής
Ερώτηση 7Το σύστημα του κύκλου μαθημάτων είναι ορθό. Τι βεβαιώνει αυτή η ιδιότητα;
Αυτή είναι η αντίστροφη κατεύθυνση, η πληρότητα, που απαιτεί ένα πολύ λεπτότερο εργαλείο, το λήμμα του Καλμάρ.Αυτή είναι η μη αντιφατικότητα του συστήματος, που έπεται από την ορθότητα αλλά είναι ασθενέστερη: το σύστημα του κύκλου μαθημάτων με το πρόσθετο αξίωμα είναι συνεπές, και παράγει κάτι που δεν είναι έγκυρο.Αναμειγνύει δύο λάθη: αντιστρέφει την κατεύθυνση, και συγχέει το αληθές σε κάποια αποτίμηση με το έγκυρο. Η μεταβλητή είναι αληθής σε πολλές αποτιμήσεις και δεν είναι θεώρημα.Ό,τι παράγεται από ορισμένες υποθέσεις είναι αληθές σε κάθε αποτίμηση που τις κάνει αληθείς. Αποδεικνύεται με ισχυρή επαγωγή στο πλήθος των γραμμών, με μία περίπτωση για κάθε αξίωμα και για κάθε κανόνα.Επανάληψη: Ορθότητα και πληρότητα
Ερώτηση 8Έστω η αποτίμηση που δίνει στη και στη . Τι βεβαιώνει το λήμμα του Καλμάρ, με τις μεταβλητές και , για τον τύπο ;
Ξεχνά το πρόσημο: ο τύπος έχει τιμή σε αυτή τη γραμμή, και μια παραγωγή από υποθέσεις που η γραμμή κάνει αληθείς δεν μπορεί να καταλήγει σε τύπο που η γραμμή κάνει ψευδή.Παίρνει λάθος την υπόθεση για τη : επειδή , η γραμμή δίνει , όχι · με τις και αληθείς, η διπλή συνεπαγωγή έχει τιμή .Καταργεί τις υποθέσεις της γραμμής: ο δεν είναι έγκυρος. Το λήμμα παράγει από τη γραμμή, και μόνο όταν ο τύπος έχει τιμή σε όλες τις γραμμές μπορούν να απαλειφθούν οι υποθέσεις.Η γραμμή της μετατρέπεται στις υποθέσεις και · επειδή ο έχει τιμή σε αυτήν, ο προσημασμένος τύπος είναι η άρνησή του. Το λήμμα βεβαιώνει ότι το σύστημα παράγει από τη γραμμή ό,τι λέει η γραμμή για τον τύπο.Επανάληψη: Ορθότητα και πληρότητα
Ερώτηση 9Μπορεί ένα παραγωγικό σύστημα να είναι ορθό χωρίς να είναι πλήρες;
Είναι συχνό λάθος, και το πρώτο μάθημα της ενότητας το ανασκευάζει. Ένα σύστημα μπορεί να παράγει μόνο τα δέοντα χωρίς να παράγει όλα τα δέοντα, και αντίστροφα.Το ότι τα αξιώματα είναι έγκυρα εξασφαλίζει ότι δεν παράγεται τίποτα ψευδές, όχι ότι παράγεται κάθε αληθές: ένα σύστημα χωρίς αξιώματα είναι ορθό και δεν παράγει κανένα θεώρημα.Ένα αντιφατικό σύστημα παράγει έναν τύπο και την άρνησή του, και δεν μπορεί να είναι ορθό, γιατί καμία αποτίμηση δεν ικανοποιεί και τους δύο.Τα αξιώματά του είναι έγκυρα και ο modus ponens διατηρεί την αλήθεια· όμως η σήμανση του μαθήματος για τα παραγωγικά συστήματα έδειξε ότι αυτή η ταυτολογία δεν παράγεται σε αυτό. Η ορθότητα και η πληρότητα είναι ανεξάρτητες ιδιότητες.Επανάληψη: Ορθότητα και πληρότητα
Ερώτηση 10Τι βεβαιώνει το θεώρημα της συμπάγειας;
Αποτυγχάνει ήδη με δύο τύπους: η και ο είναι ικανοποιήσιμοι, και το δεν είναι. Αυτό που εξετάζει η συμπάγεια είναι τα πεπερασμένα υποσύνολα, όχι οι μεμονωμένοι τύποι.Το σύνολο είναι άπειρο και μη ικανοποιήσιμο.Κάθε σύνολο έχει ένα ικανοποιήσιμο πεπερασμένο υποσύνολο, το κενό· η συνθήκη πρέπει να ισχύει για όλα τα πεπερασμένα υποσύνολα, όχι για κάποιο.Η μία κατεύθυνση είναι άμεση· η άλλη απαιτεί να κατασκευαστεί μία μόνο αποτίμηση από εκείνες που ικανοποιούν, η καθεμία χωριστά, τα πεπερασμένα μέρη. Το μάθημα το κάνει καθορίζοντας μία μία τις τιμές των .Επανάληψη: Το θεώρημα της συμπάγειας
Ερώτηση 11Έστω ένα άπειρο σύνολο τύπων τέτοιο ώστε . Τι εξασφαλίζει η συμπάγεια;
Ένα πεπερασμένο μέρος μπορεί να χρειάζεται περισσότερους τύπους: από το έπεται η , και κανένας τύπος αυτού του συνόλου, μόνος του, δεν την έχει ως συνέπεια.Το κενό υποσύνολο είναι πεπερασμένο, και από αυτό έπονται μόνο οι ταυτολογίες· η συμπάγεια εξασφαλίζει κάποιο πεπερασμένο υποσύνολο, όχι όλα.Οι υποθέσεις μπορεί να είναι απαραίτητες: , και η δεν είναι έγκυρη.Είναι η μορφή της συνέπειας: ό,τι έπεται από ένα άπειρο σύνολο έπεται ήδη από ένα πεπερασμένο μέρος του. Για την παραγωγή, ήταν ο πεπερασμένος χαρακτήρας, κάτι τετριμμένο· για τη συνέπεια, είναι θεώρημα.Επανάληψη: Το θεώρημα της συμπάγειας
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 ;
Το επιχείρημα είναι κυκλικό: ο πεπερασμένος χαρακτήρας εφαρμόζεται σε παραγωγές, και από το δεν γνωρίζουμε ακόμη ότι υπάρχει κάποια.Κανένας τύπος δεν έχει άπειρες μεταβλητές. Το εμπόδιο δεν βρίσκεται στους τύπους, αλλά στο ότι άπειρες υποθέσεις δεν αποφορτίζονται σε μία μόνο συνεπαγωγή.Είναι αληθής: το δεύτερο μάθημα την αποδεικνύει, με τη συμπάγεια. Αυτό που δεν φθάνει είναι η μέθοδος του πρώτου, όχι η πρόταση.Για να περάσουμε από το στο πρέπει πρώτα να βρούμε ένα πεπερασμένο με · ο πεπερασμένος χαρακτήρας θα έδινε ένα πεπερασμένο μέρος μόνο αν γνωρίζαμε ήδη ότι , που είναι αυτό που αναζητούμε.Επανάληψη: Το θεώρημα της συμπάγειας
Ερώτηση 13Ποια είναι η επιλύουσα των φράσεων και ;
Ενώνει τις φράσεις χωρίς να αφαιρέσει το συμπληρωματικό ζεύγος: αυτό δεν είναι επιλύουσα, αλλά μια ταυτολογική φράση, που δεν λέει τίποτα.Χάνει το λεκτικό της δεύτερης φράσης: η επιλύουσα διατηρεί ό,τι δεν είναι το ζεύγος που απαλείφθηκε, από τη μία και από την άλλη υπόθεση.Δεν πρέπει να έχουν κοινό λεκτικό, αλλά να περιέχουν η μία ένα λεκτικό και η άλλη το αντίθετό του: το στην πρώτη και το στη δεύτερη.Οι φράσεις συγκρούονται στο και στο : αφαιρείται αυτό το ζεύγος και ενώνονται τα υπόλοιπα λεκτικά. Είναι η απόδειξη κατά περιπτώσεις για την τιμή της , γραμμένη πάνω σε σύνολα.Επανάληψη: Η μέθοδος της επίλυσης
Ερώτηση 14Για να αποφασίσουμε με επίλυση αν , ποιο σύνολο φράσεων προσπαθούμε να διαψεύσουμε;
Προσθέτει το συμπέρασμα αντί για την άρνησή του· αυτό το σύνολο είναι ικανοποιήσιμο, και η ικανοποιησιμότητά του δεν λέει τίποτα για τη συνέπεια.Χωρίς την άρνηση του συμπεράσματος, το σύνολο των υποθέσεων είναι ικανοποιήσιμο, και η επίλυση δεν έχει τίποτα να διαψεύσει.Αρνείται τις υποθέσεις, που πρέπει να διατηρηθούν: μόνο το συμπέρασμα αρνείται κανείς.Η συνέπεια είναι ισοδύναμη με τη μη ικανοποιησιμότητα των υποθέσεων μαζί με την άρνηση του συμπεράσματος· γράφεται η μορφή φράσεών τους και αναζητείται μια διάψευση, που εδώ έχει δύο βήματα.Επανάληψη: Η μέθοδος της επίλυσης
Ερώτηση 15Μπορεί να συναχθεί με επίλυση η κενή φράση από το σύνολο ;
Ο κανόνας απαλείφει ένα μόνο ζεύγος σε κάθε βήμα, και όχι από σύμβαση: η απαλοιφή δύο θα συνήγαγε την από ένα ικανοποιήσιμο σύνολο.Το πρώτο βήμα δίνει , και καμία ακολουθία βημάτων δεν φθάνει στην , γιατί το σύνολο είναι ικανοποιήσιμο και κάθε τι που συνάγεται είναι συνέπειά του.Ο λόγος είναι άλλος: το σύνολο των τεσσάρων φράσεων δύο λεκτικών στις και δεν έχει μοναδιαίες φράσεις και είναι μη ικανοποιήσιμο, και η επίλυση το διαψεύδει συνάγοντας πρώτα την και την .Η αποτίμηση που δίνει στη και στη το ικανοποιεί· αν συναγόταν η , θα ήταν μη ικανοποιήσιμο. Οι δύο θεμιτές επιλύουσες, η και η , είναι ταυτολογικές.Επανάληψη: Η μέθοδος της επίλυσης
Φόρτωση του περιεχομένου…
Ολοκληρώθηκε
Συνδεθείτε για να αποθηκεύσετε την πρόοδό σας