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1、谓词逻辑基础一阶逻辑基本概念个体词:表示主语的词谓词:刻画个体性质或个体之间关系的词量词:表示数量的词小王是个工程师。8是个自然数。我去买花。小丽和小华是朋友。其中,“小王”、“工程师”、“我”、“花”、“8”、“小丽”、“小华”都是个体词,而“是个工程师”、“是个自然数”、“去买”、“是朋友”都是谓词。显然前两个谓词表示的是事物的性质,第三个谓词“去买”表示的一个动作也表示了主、宾两个个体词的关系,最后一个谓词“是朋友”表示两个个体词之间的关系。谓词逻辑基础谓词逻辑基础例如:(1)所有的人都是要死的。(2)有的人活到一百岁
2、以上。在个体域D为人类集合时,可符号化为:(1)xP(x),其中P(x)表示x是要死的。(2)xQ(x),其中Q(x)表示x活到一百岁以上。在个体域D是全总个体域时,引入特殊谓词R(x)表示x是人,可符号化为:(1)x(R(x)→P(x)),其中,R(x)表示x是人;P(x)表示x是要死的。(2)x(R(x)∧Q(x)),其中,R(x)表示x是人;Q(x)表示x活到一百岁以上。一阶逻辑公式及其解释个体常量:a,b,c个体变量:x,y,z谓词符号:P,Q,R量词符号:,谓词逻辑基础量词否定等值式:~(x)P(x)
3、<=>(y)~P(y)~(x)P(x)<=>(y)~P(y)量词分配等值式:(x)(P(x)∧Q(x))<=>(x)P(x)∧(x)Q(x)(x)(P(x)∨Q(x))<=>(x)P(x)∨(x)Q(x)消去量词等值式:设个体域为有穷集合(a1,a2,…an)(x)P(x)<=>P(a1)∧P(a2)∧…∧P(an)(x)P(x)<=>P(a1)∨P(a2)∨…∨P(an)谓词逻辑基础量词辖域收缩与扩张等值式:(x)(P(x)∨Q)<=>(x)P(x)∨Q(x)(P(x)∧Q)<=>(x)P(x
4、)∧Q(x)(P(x)→Q)<=>(x)P(x)→Q(x)(Q→P(x))<=>Q→(x)P(x)(x)(P(x)∨Q)<=>(x)P(x)∨Q(x)(P(x)∧Q)<=>(x)P(x)∧Q(x)(P(x)→Q)<=>(x)P(x)→Q(x)(Q→P(x))<=>Q→(x)P(x)谓词逻辑基础谓词逻辑基础SKOLEM标准形前束范式定义:说公式A是一个前束范式,如果A中的一切量词都位于该公式的最左边(不含否定词),且这些量词的辖域都延伸到公式的末端。谓词逻辑归结原理即:把所有的量词都提到前面去,然后消掉
5、所有量词(Q1x1)(Q2x2)…(Qnxn)M(x1,x2,…,xn)约束变项换名规则:(Qx)M(x)<=>(Qy)M(y)(Qx)M(x,z)<=>(Qy)M(y,z)谓词逻辑归结原理量词消去原则:消去存在量词“”,略去全程量词“”。注意:左边有全程量词的存在量词,消去时该变量改写成为全程量词的函数;如没有,改写成为常量。谓词逻辑归结原理Skolem定理:谓词逻辑的任意公式都可以化为与之等价的前束范式,但其前束范式不唯一。SKOLEM标准形定义:消去量词后的谓词公
6、式。注意:谓词公式G的SKOLEM标准形同G并不等值。谓词逻辑归结原理例:将下式化为Skolem标准形:~(x)(y)P(a,x,y)→(x)(~(y)Q(y,b)→R(x))解:第一步,消去→号,得:~(~(x)(y)P(a,x,y))∨(x)(~~(y)Q(y,b)∨R(x))第二步,~深入到量词内部,得:(x)(y)P(a,x,y)∨(x)((y)Q(y,b)∨R(x))第三步,变元易名,得(x)(y)P(a,x,y)∨(u)(v)(Q(v,b)∨R(u))第四步,存在量词左移,直至所有
7、的量词移到前面,(x)(y)(u)(v)(P(a,x,y)∨(Q(v,b)∨R(u))由此得到前述范式第五步,消去“”(存在量词),略去“”全称量词消去(y),因为它左边只有(x),所以使用x的函数f(x)代替之,这样得到:(x)(u)(v)(P(a,x,f(x))∨Q(v,b)∨R(u))消去(u),同理使用g(x)代替之,这样得到:(x)(v)(P(a,x,f(x))∨Q(v,b)∨R(g(x)))则,略去全称变量,原式的Skolem标准形为:P(a,x,f(x))∨Q(v,b)∨R(g(x)
8、)子句与子句集文字:不含任何连接词的谓词公式。子句:一些文字的析取(谓词的和)。子句集S的求取:G→SKOLEM标准形→消去存在变量→以“,”取代“∧”,并表示为集合形式。谓词逻辑归结原理G是不可满足的<=>S是不可满足的G与S不等价,但在不可满足得意义下是一致的。定理:若G是给定的公式,