Περίληψη
Αυτό το μάθημα ανοίγει την τρίτη ενότητα του κύκλου μαθημάτων, αφιερωμένη στη σημασιολογία. Παρουσιάζει τα έξι μαθήματά της και το νήμα που τα ενώνει, από την επέκταση μιας αποτίμησης σε όλους τους τύπους ως τον αλγόριθμο των κανονικών μορφών και τα κυκλώματα διακοπτών· τοποθετεί την ενότητα στην πορεία του κύκλου μαθημάτων, μετά τον συμπερασμό, που έλαβε τύπους από άλλους χωρίς να προσέχει τη σημασία τους, και πριν από τη μεταθεωρία, που θα συσχετίσει την παραγωγιμότητα με τη σημασιολογική συνέπεια · εξηγεί γιατί ένα μόνο σκέλος, εκείνο του πρωταρχικού συνδέσμου, αρκεί για να δοθεί σημασία σε όλη τη γλώσσα, και γιατί οι τιμές αλήθειας υπολογίζονται με πολυώνυμα· δείχνει με έναν πίνακα τεσσάρων γραμμών τι αποφασίζει η σημασιολογία χωρίς να αναζητά παραγωγές ούτε να επινοεί σημάνσεις· διευκρινίζει τι παίρνει από τις προηγούμενες ενότητες και δίνει συμβουλές για τη μελέτη της.
Μαθησιακοί στόχοι
- Να περιγράφουμε τη σειρά των έξι μαθημάτων της ενότητας και να εξηγούμε ποια αποτελέσματα του καθενός χρησιμοποιεί το επόμενο.
- Να τοποθετούμε τη σημασιολογία στην πορεία του κύκλου μαθημάτων, να διακρίνουμε τη σημασιολογική συνέπεια από την παραγωγιμότητα και να εξηγούμε τι θα βεβαιώνουν η ορθότητα και η πληρότητα.
- Να εξηγούμε γιατί η διτιμία και η αληθοσυναρτησιακότητα επιτρέπουν να δοθεί σημασία σε όλους τους τύπους με ένα μόνο σκέλος, και να αποφασίζουμε με έναν πίνακα αληθείας αν ένα σχήμα συλλογισμού είναι έγκυρο.
- Να αναγνωρίζουμε τι παίρνει η ενότητα από τις προηγούμενες, να διακρίνουμε τα σύμβολα , , , και , 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 τέσσερις πρώτες αφορούν όσα η ενότητα θεωρεί γνωστά από την πρώτη: τον ορισμό με αναδρομή και τη μονοσήμαντη ανάγνωση, τις επίσημες συντομογραφίες, τις περιπτώσεις μιας επαγωγής στην πολυπλοκότητα και την υποκατάσταση ενός υποτύπου· όποιος απαντήσει λάθος σε κάποια πρέπει, πριν συνεχίσει, να επαναλάβει το μάθημα που κατονομάζει η ερώτηση. Οι υπόλοιπες έντεκα αφορούν, με τη σειρά, τα έξι μαθήματα αυτής της ενότητας: δύο το πρώτο, δύο το δεύτερο, μία το τρίτο και δύο καθένα από τα τρία τελευταία. Όποιος δεν έχει μελετήσει ποτέ τη σημασιολογία μιας τυπικής γλώσσας 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 ενότητεςΜια συνάρτηση πάνω στους τύπους ορίζεται αν δοθεί η τιμή της σε κάθε μεταβλητή και ένας κανόνας που υπολογίζει την τιμή της στον από τον , από τον και από τις τιμές της και στους δύο. Τι εξασφαλίζει ότι έτσι ορίζεται ακριβώς μία συνάρτηση;
Αυτό καθορίζει ποιες τιμές παίρνει η συνάρτηση, όχι αν είναι καλά ορισμένη. Ένας κανόνας με τιμές και εφαρμοσμένος σε έναν τύπο που θα μπορούσε να διαβαστεί με δύο τρόπους θα έδινε δύο αποτελέσματα.Ακριβώς γι’ αυτό χρησιμεύει η αναδρομή: το θεώρημα εξασφαλίζει μονομιάς, για τους άπειρους τύπους, ότι υπάρχει μία και μόνο μία συνάρτηση που ικανοποιεί τα σκέλη του ορισμού.Δεν την έχουν: η συμβολοσειρά είναι η ίδια με την . Η αναδρομή στηρίζεται στον μοναδικό κανόνα σχηματισμού, , που την έχει.Είναι το θεώρημα του ορισμού με αναδρομή πάνω στους τύπους, του μαθήματος για την επαγωγή, και η μονοσήμαντη ανάγνωση είναι η απαραίτητη παραδοχή του: αν ένας τύπος δεχόταν δύο αναλύσεις, ο κανόνας θα μπορούσε να του αποδώσει δύο τιμές. Η ενότητα το χρησιμοποιεί από το πρώτο της αποτέλεσμα, που επεκτείνει μια αποτίμηση των μεταβλητών σε όλους τους τύπους.Ερώτηση 2Από προηγούμενες ενότητεςΜε τις επίσημες συντομογραφίες του κύκλου μαθημάτων, ποιος τύπος είναι ο ;
Συγχέει την ταυτότητα με την ισοδυναμία. Η ταυτοδυναμία θα πει ότι και οι δύο έχουν πάντοτε την ίδια τιμή αλήθειας, αλλά ο είναι μακρύτερη συμβολοσειρά από τον .Αυτή η συμβολοσειρά είναι ο : λείπει η εξωτερική άρνηση, γιατί η διάζευξη είναι η άρνηση της κοινής άρνησης, όχι η ίδια η κοινή άρνηση.Η συντομογραφία δέχεται ίσες συνιστώσες, όπως και ο κανόνας σχηματισμού, που από τον και τον σχηματίζει τον .Η διάζευξη είναι συντομογραφία του , και ο είναι, εξ ορισμού, ο · επομένως , γράμμα προς γράμμα. Η ενότητα θα επανέλθει σε αυτό το γεγονός: μία και η ίδια συμβολοσειρά μπορεί να έχει πολύ διαφορετικές γραφές, και να είναι σε κανονική μορφή χωρίς να το δείχνει.Επανάληψη: Η γλώσσα της προτασιακής λογικής
Ερώτηση 3Από προηγούμενες ενότητεςΓια να αποδειχθεί με επαγωγή στην πολυπλοκότητα ότι όλοι οι τύποι έχουν μια ορισμένη ιδιότητα, ποιες περιπτώσεις πρέπει να εξεταστούν;
Η άρνηση, η σύζευξη και η διάζευξη είναι συντομογραφίες, όχι κανόνες σχηματισμού. Μια επαγωγή που θα εξέταζε μόνο αυτές θα άφηνε έξω τύπους όπως ο , που δεν είναι καμία από τις τρεις. Είναι συχνό σφάλμα στην απόδειξη της ύπαρξης των κανονικών μορφών.Μια μεταβλητή δεν είναι κοινή άρνηση, και χωρίς τη βάση η επαγωγή δεν ξεκινά.Περισσεύουν έξι περιπτώσεις και λείπει η μόνη αναγκαία: οι έξι σύνδεσμοι είναι συντομογραφίες κοινών αρνήσεων.Κάθε τύπος είναι μεταβλητή ή κοινή άρνηση δύο τύπων, και τίποτε άλλο. Η ενότητα αποδεικνύει έτσι το λήμμα σύμπτωσης, το θεώρημα της αντικατάστασης και την ύπαρξη των κανονικών μορφών, πάντοτε με μία μόνο επαγωγική περίπτωση.Ερώτηση 4Από προηγούμενες ενότητεςΌταν υποκαθιστούμε τον τύπο με τον τύπο στον , σύμφωνα με τον ορισμό του μαθήματος για την επαγωγή, ποιες εμφανίσεις του αλλάζουν;
Αυτό είναι αντικατάσταση μιας εμφάνισης, άλλη πράξη, που η ενότητα θα μελετήσει επίσης· η υποκατάσταση τις αλλάζει όλες.Η υποκατάσταση δρα πάνω στη συμβολοσειρά, όπου οι συντομογραφίες πολλαπλασιάζουν τις εμφανίσεις: στον , ο τύπος εμφανίζεται δύο φορές.Ό,τι τοποθετείται δεν υποκαθίσταται ξανά: ο ορισμός διατρέχει τον αρχικό τύπο, όχι το αποτέλεσμα.Η υποκατάσταση ορίζεται με αναδρομή, και το πρώτο σκέλος της αλλάζει ολόκληρο τον τύπο αν είναι ο · τα υπόλοιπα την εφαρμόζουν στις δύο συνιστώσες. Η ενότητα θα αποδείξει ότι, αν οι και είναι ισοδύναμοι, το αποτέλεσμα είναι ισοδύναμο με τον , και θα διακρίνει αυτή την πράξη από την αντικατάσταση μιας μόνο εμφάνισης.Ερώτηση 5Μια αποτίμηση δίνει στην την τιμή και στην την τιμή . Αν ο έχει τιμή ακριβώς όταν οι και έχουν τιμή , ποια τιμή παίρνει ο τύπος ;
Εφαρμόζει το σκέλος στις μεταβλητές, όχι στις συνιστώσες. Οι συνιστώσες του ολόκληρου τύπου είναι η και ο , και η παρεμβαίνει μόνο μέσω της δεύτερης.Το λήμμα σύμπτωσης του πρώτου μαθήματος εξασφαλίζει ότι η τιμή εξαρτάται μόνο από τις μεταβλητές που εμφανίζονται στον τύπο, που εδώ είναι οι και .Η ομαδοποίηση καθορίζεται από τη συμβολοσειρά: λόγω της μονοσήμαντης ανάγνωσης, ο τύπος έχει ένα μόνο ζεύγος συνιστωσών, και η τιμή του είναι μία μόνο.Το σκέλος εφαρμόζεται από μέσα προς τα έξω: ο έχει τιμή , γιατί η έχει τιμή · ο τύπος ολόκληρος είναι η κοινή άρνηση της , που έχει τιμή , και του , που έχει τιμή , ώστε έχει τιμή . Με αριθμούς, .Επανάληψη: Σημασιολογία της προτασιακής λογικής
Ερώτηση 6Τι σημαίνει ;
Είναι μια συχνή λανθασμένη ανάγνωση. Το να αρνηθούμε ότι όλες οι αποτιμήσεις ικανοποιούν τον δεν σημαίνει ότι καμία δεν τον ικανοποιεί.Αυτό είναι η μη ικανοποιησιμότητα, που είναι πολύ ισχυρότερη: αρκεί μία αποτίμηση που να διαψεύδει τον για να ισχύει .Αυτό γράφεται και μιλά για παραγωγές· το μιλά για αποτιμήσεις. Το ότι τα δύο συμπίπτουν είναι αυτό που θα αποδείξει η μεταθεωρία.Είναι η άρνηση του , που βεβαιώνει ότι κάθε αποτίμηση ικανοποιεί τον . Για τη μεταβλητή ισχύει και, παρ’ όλα αυτά, είναι ικανοποιήσιμη. Το ότι ο είναι αντίφαση γράφεται .Επανάληψη: Σημασιολογία της προτασιακής λογικής
Ερώτηση 7Γνωρίζουμε ότι : κάθε αποτίμηση που ικανοποιεί το και τον ικανοποιεί τον . Τι έπεται;
Αν απαλειφθεί η υπόθεση, αλλάζει αυτό που βεβαιώνεται: ισχύει , και η δεν είναι έγκυρη. Η υπόθεση δεν εξαφανίζεται· γίνεται ηγούμενο.Αντιστρέφει την κατεύθυνση: η υπόθεση που αποφορτίζεται είναι το ηγούμενο, και το συμπέρασμα, το επόμενο.Αποφορτίζει και τις υποθέσεις του , και αυτό είναι θεμιτό μόνο αν το είναι κενό: ισχύει , αλλά ο δεν είναι έγκυρος.Είναι το σημασιολογικό θεώρημα της απαγωγής: μια αποτίμηση που θα ικανοποιούσε το και θα διέψευδε τον θα έδινε στον και στον , και τότε θα ικανοποιούσε το χωρίς να ικανοποιεί τον . Η απόδειξή του ανάγεται στη μοναδική ψευδή γραμμή της συνεπαγωγής.Επανάληψη: Σημασιολογική συνέπεια και ισοδυναμία
Ερώτηση 8Ο τύπος είναι έγκυρος. Ποιος από τους ακόλουθους τύπους είναι έγκυρος λόγω του θεωρήματος ομοιόμορφης υποκατάστασης;
Αλλάζει την σε κάποιες εμφανίσεις και όχι σε άλλες: δεν είναι υποκατάσταση, και το αποτέλεσμα δεν είναι έγκυρο (το διαψεύδει η αποτίμηση που δίνει στην και στην ).Βάζει διαφορετικούς τύπους στη θέση μίας και της ίδιας μεταβλητής· ούτε αυτό είναι υποκατάσταση, και η αποτίμηση που δίνει στην και στην διαψεύδει το αποτέλεσμα.Επιτρέπει να αλλάζει κάθε μεταβλητή με οποιονδήποτε τύπο, υπό την προϋπόθεση ότι αυτό γίνεται σε όλες τις εμφανίσεις της και πάντοτε με τον ίδιο τύπο.Προκύπτει αν υποκαταστήσουμε την με τον σε όλες τις εμφανίσεις της· η ομοιόμορφη υποκατάσταση μεταβλητών με οποιουσδήποτε τύπους διατηρεί την εγκυρότητα.Επανάληψη: Σημασιολογική συνέπεια και ισοδυναμία
Ερώτηση 9Σύμφωνα με τη σύμβαση του κύκλου μαθημάτων, ποιον τύπο δηλώνει η έκφραση , γραμμένη χωρίς παρενθέσεις;
Προσεταιρίζει από τα δεξιά. Είναι ισοδύναμος με τον τύπο που δηλώνεται, αλλά δεν είναι η ίδια συμβολοσειρά, και η σύμβαση καθορίζει μία μόνο.Δεν είναι: λόγω της μονοσήμαντης ανάγνωσης, οι πρώτες συνιστώσες τους θα ήταν ίσες, και είναι οι και . Είναι διαφορετικοί τύποι με την ίδια τιμή σε κάθε αποτίμηση.Χωρίς σύμβαση, πράγματι, δεν θα δήλωνε τίποτα· γι’ αυτό το τρίτο μάθημα καθορίζει μία, την ομαδοποίηση από αριστερά.Οι συζεύξεις όρων ορίζονται με αναδρομή, με προσεταιρισμό από αριστερά, και η σύμβαση συντομογραφεί έτσι τη σύζευξη της λίστας . Η άλλη ομαδοποίηση είναι διαφορετική συμβολοσειρά, αν και ισοδύναμη λόγω της προσεταιριστικότητας.Επανάληψη: Γενικευμένοι νόμοι του Ντε Μόργκαν και επιμεριστικοί νόμοι
Ερώτηση 10Μια συνάρτηση αληθείας δύο ορισμάτων αποδίδει μια τιμή, ή , σε καθεμία από τις τέσσερις γραμμές , , και . Πόσες συναρτήσεις αληθείας δύο ορισμάτων υπάρχουν;
Σωστή απάντηση:
Καθεμία από τις γραμμές παίρνει μία από τιμές, ανεξάρτητα από τις άλλες: υπάρχουν συναρτήσεις, μία για κάθε δυνατή στήλη ενός πίνακα τεσσάρων γραμμών. Έξι από αυτές είναι οι συναρτήσεις των συνδέσμων του κύκλου μαθημάτων. Όποιος απαντά μέτρησε τις γραμμές και όχι τις συναρτήσεις· όποιος απαντά πολλαπλασίασε το επί αντί να υψώσει το στην .Επανάληψη: Συναρτησιακή πληρότητα
Ερώτηση 11Μπορεί ένας τύπος γραμμένος μόνο με και από τις μεταβλητές να έχει τιμή στην αποτίμηση που δίνει σε όλες τις μεταβλητές;
Το μήκος δεν έχει σημασία: η ιδιότητα διατηρείται σε κάθε βήμα της κατασκευής, ώστε κανένας τύπος, όσο μακρύς κι αν είναι, δεν τη χάνει.Το ότι ένας σύνδεσμος αρκεί δεν λέει τίποτα για άλλους. Η κοινή άρνηση αρκεί γιατί με αυτήν γράφεται η άρνηση· με τη σύζευξη και τη διάζευξη, όχι.Οι τύποι είναι άπειροι, και κανένα πλήθος πινάκων δεν τους εξαντλεί· η απάντηση προκύπτει μονομιάς με μια ιδιότητα που τη διατηρούν όλοι.Οι μεταβλητές έχουν τιμή σε αυτήν, και η σύζευξη και η διάζευξη δύο τύπων με τιμή έχουν τιμή · από την αρχή της κλειστότητας, η ιδιότητα περνά σε όλους τους τύπους που γράφονται έτσι. Από αυτό έπεται ότι με και δεν γράφεται η άρνηση: το σύνολο δεν είναι επαρκές.Επανάληψη: Συναρτησιακή πληρότητα
Ερώτηση 12Ένα λεκτικό είναι μια μεταβλητή ή η άρνηση μιας μεταβλητής. Ποιος από τους ακόλουθους τύπους είναι λεκτικό;
Είναι ισοδύναμος με την , που είναι λεκτικό, αλλά ο ίδιος δεν είναι: είναι η άρνηση μιας άρνησης. Όταν αρνούμαστε μια κανονική μορφή, η διπλή άρνηση ενός λεκτικού πρέπει να απλοποιηθεί πριν συνεχίσουμε.Είναι σύζευξη δύο λεκτικών, δηλαδή στοιχειώδης σύζευξη, όχι λεκτικό.Είναι συντομογραφία του , ενός σύνθετου τύπου που δεν είναι ούτε μεταβλητή ούτε άρνηση μεταβλητής.Είναι η άρνηση της μεταβλητής . Τα λεκτικά είναι τα κομμάτια των κανονικών μορφών: μια φράση είναι διάζευξη λεκτικών, και μια στοιχειώδης σύζευξη, σύζευξη λεκτικών.Επανάληψη: Κανονικές μορφές
Ερώτηση 13Είναι έγκυρη η συζευκτική κανονική μορφή ;
Σε μια σύζευξη, μια έγκυρη φράση δεν σώζει τις υπόλοιπες: η σύζευξη έχει τιμή μόλις μία φράση έχει τιμή .Το να είναι ικανοποιήσιμη δεν σημαίνει ότι είναι έγκυρη: η αποτίμηση που δίνει σε όλες τις μεταβλητές την ικανοποιεί, αλλά μια άλλη τη διαψεύδει.Σε μια συζευκτική μορφή, η εγκυρότητα διαβάζεται με μια ματιά, αναζητώντας συμπληρωματικά ζεύγη φράση προς φράση. Είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους η ενότητα μελετά τις κανονικές μορφές.Μια συζευκτική μορφή είναι έγκυρη αν και μόνο αν καθεμία από τις φράσεις της περιέχει ένα λεκτικό και το αντίθετό του. Η πρώτη φράση το περιέχει ( και )· η δεύτερη όχι, και μια φράση χωρίς συμπληρωματικό ζεύγος έχει τιμή στην αποτίμηση που κάνει ψευδή όλα τα λεκτικά της.Επανάληψη: Κανονικές μορφές
Ερώτηση 14Για να φέρουμε έναν τύπο σε διαζευκτική κανονική μορφή, επιμερίζουμε τη σύζευξη ως προς τη διάζευξη. Ποιος είναι ο σωστός κανόνας;
Αλλάζει τη δεύτερη σύζευξη σε διάζευξη, συχνό σφάλμα, και ο κανόνας γραμμένος έτσι δεν είναι σωστός: με τον αληθή και τους , ψευδείς, το αριστερό μέλος είναι ψευδές και το δεξί αληθές.Το δεξί μέλος είναι ισοδύναμο με τον , που είναι άλλος τύπος: με τον ψευδή και τους , αληθείς, το αριστερό είναι ψευδές και το δεξί αληθές.Ξεχνά να αντιγράψει τον στον δεύτερο όρο: με τους και ψευδείς και τον αληθή, το αριστερό είναι ψευδές και το δεξί αληθές.Είναι η επιμεριστικότητα της σύζευξης ως προς τη διάζευξη: ο αντιγράφεται σε κάθε όρο, ενωμένος μαζί του με την ίδια σύζευξη. Κάθε εφαρμογή δίνει έναν ισοδύναμο τύπο, λόγω του θεωρήματος της αντικατάστασης.Επανάληψη: Ο αλγόριθμος των κανονικών μορφών και οι εφαρμογές του
Ερώτηση 15Ένα κύκλωμα έχει δύο ευθείς διακόπτες, των μοχλών και , συνδεδεμένους σε σειρά, και αυτό το μπλοκ είναι συνδεδεμένο παράλληλα με έναν ευθύ διακόπτη του μοχλού . Ποιος τύπος λέει πότε άγει;
Αντιστρέφει τους ρόλους: η σύνδεση σε σειρά είναι η σύζευξη και η παράλληλη η διάζευξη, όχι αντίστροφα.Βάζει σε σειρά τον διακόπτη του , που είναι παράλληλα: με τον αναμμένο και τον σβηστό το κύκλωμα άγει, και αυτός ο τύπος έχει τιμή .Βάζει παράλληλα τους διακόπτες των και , που είναι σε σειρά: με μόνο τον αναμμένο το κύκλωμα δεν άγει, και αυτός ο τύπος έχει τιμή .Η σύνδεση σε σειρά αφήνει να περάσει το σήμα αν το αφήνουν να περάσει και οι δύο διακόπτες, και η παράλληλη σύνδεση, αν το αφήνει να περάσει κάποιος κλάδος: η σύνδεση σε σειρά αντιστοιχεί στη σύζευξη και η παράλληλη στη διάζευξη.Επανάληψη: Ο αλγόριθμος των κανονικών μορφών και οι εφαρμογές του
Φόρτωση του περιεχομένου…
Ολοκληρώθηκε
Συνδεθείτε για να αποθηκεύσετε την πρόοδό σας