Jump to content

Допустимое правило

В логике правило вывода допустимо , в формальной системе если набор теорем системы не меняется при добавлении этого правила к существующим правилам системы. Другими словами, каждая формула , которая может быть выведена с использованием этого правила, уже выведена без этого правила, поэтому в некотором смысле она избыточна. Понятие допустимого правила было введено Полем Лоренценом (1955).

Определения [ править ]

Допустимость систематически изучалась только в случае структурных (т. е. замкнутых подстановкой ) правил в пропозициональных неклассических логиках , которые мы опишем далее.

Пусть фиксирован набор основных пропозициональных связок (например, в случае суперинтуиционистской логики , или в случае мономодальных логик ). Правильно построенные формулы свободно строятся с использованием этих связок из счетного бесконечного набора пропозициональных переменных p 0 , p 1 , .... Замена σ - это функция от формул к формулам, которая коммутирует с применением связок, т. е.

для каждой связки f и формул A 1 , ... An , . (Мы также можем применять замены к множествам формул Γ, делая σ Γ = { σA : A ∈ Γ}. в стиле Тарского ) Отношение следствия [1] это отношение между наборами формул и формулами, такими что

  1. если затем («ослабление»)
  2. если и затем («композиция»)

для всех формул A , B и наборов формул Γ, ∆. Отношение следствия такое, что

  1. если затем

для всех замен σ называется структурной . (Обратите внимание, что термин «структурный», используемый здесь и ниже, не имеет отношения к понятию структурных правил в секвенциальном исчислении .) Структурное отношение следствия называется логикой высказываний . Формула А — это теорема логики если .

Например, мы отождествляем суперинтуиционистскую логику L с ее стандартным отношением следования порождается modus ponens и аксиомами, и мы отождествляем нормальную модальную логику с ее глобальным отношением последствий порождены modus ponens, необходимостью и (как аксиомы) теоремами логики.

Правило структурного вывода [2] (или просто правило ) задается парой (Γ, B ), обычно записываемой как

{ A 1 , ... , An где Γ = } — конечное множество формул, а B — формула. Примером является правила

для замены σ . Правило Γ B выводится / в , если . Допустимо , если для каждого случая правила σB является теоремой, если все формулы из σΓ являются теоремами. [3] Другими словами, правило допустимо, если оно при добавлении к логике не приводит к новым теоремам. [4] Мы также пишем если Γ/ B допустима. (Обратите внимание, что само по себе является структурным отношением следствия.)

Любое выводимое правило допустимо, но не наоборот вообще. Логика является структурно полной, если каждое допустимое правило выводимо, т. е. . [5]

В логиках с хорошей союзной связкой (например, в суперинтуиционистской или модальной логике) правило эквивалентно относительно допустимости и производности. Поэтому принято иметь дело только с унарными правилами A / B .

Примеры [ править ]

  • Классическое исчисление высказываний ( КПК ) структурно завершено. [6] Действительно, предположим, что A / B — невыводимое правило, и зафиксируем присвоение v такое, что v ( A ) = 1 и v ( B ) = 0. Определим замену σ такую, что для каждой p переменной σp = если v ( p ) = 1 и σp = если v ( p ) = 0. Тогда σA — теорема, а σB — нет (фактически, ¬ σB — теорема). Таким образом, правило A / B также недопустимо. (Тот же аргумент применим к любой многозначной логике L, полной относительно логической матрицы, все элементы которой имеют имя на языке L. )
  • Правило Крейзеля правило Патнэма (также известное как Харропа или правило независимости посылок )
допустимо в интуиционистском исчислении высказываний ( IPC ). Фактически, оно допустимо в любой суперинтуиционистской логике. [7] С другой стороны, формула
не является интуиционистской теоремой; следовательно, KPR не выводится в IPC . В частности, IPC не является структурно завершенным.
  • Правило
допустимо во многих модальных логиках, таких как K , D , K 4, S 4, GL ( см. в этой таблице названия модальных логик ). Оно выводимо в S4 , но не выводимо в K , D , K4 или GL .
  • Правило
допустимо в нормальной логике . [8] Оно выводимо в GL и S 4.1, но не выводимо в K , D , K 4 , S 4 или S 5.
допустимо (но не выводимо) в базовой модальной логике K и выводимо в GL . Однако LR недопустим в K 4. В частности, вообще говоря, неверно , что правило, допустимое в логике L, должно быть допустимым и в ее расширениях.

и Разрешимость сокращенные правила

Основной вопрос о допустимых правилах данной логики состоит в том, разрешимо ли множество всех допустимых правил . Заметим, что проблема нетривиальна, даже если сама логика (т. е. ее набор теорем) разрешима : определение допустимости правила A / B включает в себя неограниченный квантор универсальности над всеми пропозициональными подстановками. Следовательно, априори мы знаем только, что допустимость правила в разрешимой логике равна (т. е. его дополнение рекурсивно перечислимо ). Например, известно, что допустимость в бимодальных логиках K u и K 4 u (расширениях K или K 4 с универсальной модальностью ) неразрешима. [11] Примечательно, что разрешимость допустимости в базовой модальной логике K является основной открытой проблемой.

Тем не менее, как известно, допустимость правил разрешима во многих модальных и суперинтуиционистских логиках. Первые процедуры решения допустимых правил в базовых транзитивных модальных логиках были построены Рыбаковым с использованием сокращенной формы правил . [12] Модальное правило в переменных называется вид приведенным , p0,...,pk если оно имеет

где каждый либо пусто, либо отрицание . Для каждого правила r мы можем эффективно построить сокращенное правило s (называемое приведенной формой r ), такое, что любая логика допускает (или выводит) r тогда и только тогда, когда она допускает (или выводит) s , путем введения переменных расширения для всех подформул. в A и выражая результат в полной дизъюнктивной нормальной форме . Таким образом, достаточно построить алгоритм принятия решения о допустимости сокращенных правил.

Позволять быть сокращенным правилом, как указано выше. Мы идентифицируем каждое соединение с набором его конъюнктов. Для любого подмножества W множества из всех конъюнкций определим модель Крипке к

Тогда алгоритмический критерий допустимости в K 4 дает следующее: [13]

Теорема . Правило недопустима 4 тогда и только тогда , в K когда существует множество такой, что

  1. для некоторых
  2. для каждого
  3. для любого подмножества D из W существуют элементы такие, что эквивалентности
тогда и только тогда, когда для каждого
тогда и только тогда, когда и для каждого
придерживаться для всех j .

Аналогичные критерии можно найти для логик S4 , GL и Grz . [14] Более того, допустимость в интуиционистской логике может быть сведена к допустимости в Grz с использованием перевода Гёделя – МакКинси – Тарского : [15]

тогда и только тогда, когда

Рыбаков (1997) разработал гораздо более сложные методы демонстрации разрешимости допустимости, которые применимы к устойчивому (бесконечному) классу транзитивных (т. е. расширяющих K 4 или IPC ) модальных и суперинтуиционистских логик, включая, например, S 4.1, S 4.2, S 4.3. , KC , T k (а также упомянутые выше логики IPC , K 4 , S 4 , GL , Grz ). [16]

Несмотря на разрешимость, проблема допустимости имеет относительно высокую вычислительную сложность даже в простых логиках: допустимость правил в базовых транзитивных логиках IPC , K 4, S 4, GL , Grz является coNEXP -полной. [17] Это следует противопоставить проблеме выводимости (для правил или формул) в этой логике, которая является PSPACE -полной. [18]

Проективность и унификация [ править ]

логике высказываний тесно связана с унификацией в эквациональной теории модальных Допустимость в или гейтинговых алгебр . Связь была разработана Гиларди (1999, 2000). В логической схеме унификатор формулы A на языке логики L ( L сокращенно -объединитель) представляет собой замену σ такую, что σA является теоремой L . (Используя это понятие, мы можем перефразировать допустимость правила A / B в L как «каждый L -объединитель A является L -объединителем B ».) L -объединитель σ менее общий, чем L -объединитель τ , записано как σ τ , если существует замена υ такая, что

для каждой переменной p . Полное множество объединителей формулы A — это множество S - объединителей L формулы A такое, что каждый L -объединитель формулы A менее общий, чем некоторый объединитель S. из Наиболее общий унификатор (MGU) A - это унификатор σ такой, что { σ } является полным набором унификаторов A . Отсюда следует, что если S — полный набор объединителей A , то правило A / B является L -допустимым тогда и только тогда, когда каждое в S является L - объединителем B. σ Таким образом, мы можем охарактеризовать допустимые правила, если сможем найти корректные полные наборы унификаторов.

Важным классом формул, имеющих наиболее общий объединитель, являются проективные формулы : это формулы A такие, что существует объединитель σ формулы A такой, что

для каждой B. формулы Обратите внимание, что σ является MGU A . В транзитивных модальных и суперинтуиционистских логиках со свойством конечной модели проективные формулы можно семантически охарактеризовать как те, у которых множество конечных L -моделей обладает свойством расширения : [19] если M — конечная L -модель Крипке с корнем r , кластер которой представляет собой одноэлементный элемент , и формула A выполняется во всех точках M , кроме r , то мы можем изменить оценку переменных в r так, чтобы сделать A истинным в точке р тоже. Более того, доказательство дает явное построение MGU для заданной проективной формулы A .

В базовых транзитивных логиках IPC , K 4 , S 4 , GL , Grz (и, в более общем плане, в любой транзитивной логике со свойством конечной модели, множество конечного фрейма которой удовлетворяет другому типу свойства расширения), мы можем эффективно построить для любой формулы A его проективная аппроксимация Π( A ): [20] конечное множество проективных формул таких, что

  1. для каждого
  2. каждый объединитель A является объединителем формулы из Π( A ).

Отсюда следует, что множество MGU элементов из Π( A ) является полным набором объединителей A . Более того, если P — проективная формула, то

тогда и только тогда, когда

для любой B. формулы Таким образом, мы получаем следующую эффективную характеристику допустимых правил: [21]

тогда и только тогда, когда

Основы допустимых правил [ править ]

Пусть L — логика. Множество R L . -допустимых правил называется базисом [22] допустимых правил, если каждое допустимое правило Γ/ B может быть получено из R и выводимых правил L с помощью замены, композиции и ослабления. Другими словами, R является базисом тогда и только тогда, когда это наименьшее структурное отношение следствия, которое включает в себя и Р.

Заметим, что разрешимость допустимых правил разрешимой логики эквивалентна существованию рекурсивных (или рекурсивно перечислимых ) базисов: с одной стороны, множество всех допустимых правил является рекурсивным базисом, если допустимость разрешима. С другой стороны, набор допустимых правил всегда корекурсивно перечислим, и если у нас дополнительно есть рекурсивно перечислимая основа, набор допустимых правил также будет рекурсивно перечислим; следовательно, это разрешимо. (Другими словами, мы можем решить допустимость A / B по следующему алгоритму : мы начинаем параллельно два исчерпывающих поиска : один для замены σ , которая объединяет A, но не B , и один для вывода A / B из R и . Один из поисков должен в конечном итоге дать ответ.) Помимо разрешимости, явные основы допустимых правил полезны для некоторых приложений, например, для сложности доказательства . [23]

Для данной логики мы можем спросить, имеет ли она рекурсивный или конечный базис допустимых правил, и предоставить явный базис. Если логика не имеет конечного базиса, она, тем не менее, может иметь независимый базис : базис R такой, что ни одно собственное подмножество R не является базисом.

В общем, о существовании оснований с желаемыми свойствами можно сказать очень мало. Например, хотя табличные логики обычно хорошо себя ведут и всегда конечно аксиоматизируемы, существуют табличные модальные логики без конечной или независимой базы правил. [24] Конечные базисы сравнительно редки: даже базисные транзитивные логики IPC , K4 , S4 , GL , Grz не имеют конечного базиса допустимых правил, [25] хотя у них есть независимые базы. [26]

Примеры баз [ править ]

  • Пустое множество является базисом L -допустимых правил тогда и только тогда, когда L структурно полно.
  • Каждое расширение модальной логики S 4.3 (включая, в частности, S 5) имеет конечный базис, состоящий из единственного правила [27]
являются основой допустимых правил в МПК или КС . [28]
  • Правила
являются основой допустимых правил GL . [29] (Обратите внимание, что пустая дизъюнкция определяется как .)
  • Правила
являются основой допустимых правил S 4 или Grz . [30]

Семантика допустимых правил [ править ]

Правило Γ/ B справедливо . в модальном или интуиционистском фрейме Крипке , если для каждой оценки верно следующее в Ф :

если для всех , затем .

это определение легко обобщается на общие рамки ( При необходимости .)

Пусть X — подмножество W , а t — в W. точка Мы говорим, это что

  • рефлексивный жесткий предшественник X или , если для каждого y в W : t R y тогда и только тогда, когда t = y для некоторого x в X : x = y или x R y ,
  • иррефлексивный жесткий предшественник X тогда , если для каждого y в W : t R y и только тогда, когда для некоторого x в X : x = y или x R y .

Мы говорим, что фрейм F имеет рефлексивных (иррефлексивных) жестких предшественников, если для каждого конечного подмножества X из W существует рефлексивный (иррефлексивный) плотный предшественник X в W .

У нас есть: [31]

  • правило допустимо в IPC тогда и только тогда, когда оно действительно во всех интуиционистских фреймах, имеющих рефлексивных жестких предшественников,
  • правило допустимо в K 4 тогда и только тогда, когда оно справедливо во всех транзитивных фреймах, имеющих рефлексивных и иррефлексивных жестких предшественников,
  • правило допустимо в S4 тогда и только тогда, когда оно действительно во всех транзитивных рефлексивных фреймах, имеющих рефлексивных жестких предшественников,
  • правило допустимо в GL тогда и только тогда, когда оно справедливо во всех транзитивных обратных хорошо обоснованных фреймах, имеющих иррефлексивных жестких предшественников.

Обратите внимание, что за исключением нескольких тривиальных случаев, кадры с плотными предшественниками должны быть бесконечными. Следовательно, допустимые правила в основных транзитивных логиках не обладают свойством конечной модели.

завершенность Структурная

Хотя общая классификация структурно полных логик — непростая задача, мы хорошо понимаем некоторые частные случаи.

Сама по себе интуиционистская логика структурно не завершена, но ее фрагменты могут вести себя по-разному. А именно, любое правило без дизъюнкций или правило без импликаций, допустимое в суперинтуиционистской логике, выводимо. [32] С другой стороны, Минтов правила

допустима в интуиционистской логике, но невыводима и содержит только импликации и дизъюнкции.

Нам известны максимальные структурно неполные транзитивные логики. Логика называется наследственно структурно полной , если какое-либо расширение является структурно полным. Например, классическая логика, а также упомянутые выше логики LC и Grz.3 наследственно структурно полны. Полное описание наследственно структурно полной суперинтуиционистской и транзитивной модальных логик было дано соответственно Циткиным и Рыбаковым. А именно, суперинтуиционистская логика наследственно структурно полна тогда и только тогда, когда она недействительна ни в одной из пяти систем Крипке. [9]

Аналогично, расширение K 4 является наследственно структурно полным тогда и только тогда, когда оно недействительно ни в одной из определенных двадцати систем Крипке (включая пять интуиционистских структур, упомянутых выше). [9]

Существуют структурно полные логики, которые не являются наследственно структурно полными: например, логика Медведева структурно завершена, [33] но оно включено в структурно неполную логику КС .

Варианты [ править ]

Правило с параметрами — это правило вида

переменные которого разделены на «обычные» переменные и pi параметры s i . Правило является L если каждый L -объединитель σ A -допустимым , такой, что σs i = s i для каждого i, является также объединителем B . Основные результаты о разрешимости допустимых правил также относятся к правилам с параметрами. [34]

Правило множественного вывода — это пара (Γ,Δ) двух конечных наборов формул, записанных как

Такое правило допустимо, если каждый объединитель Г является также объединителем некоторой формулы из А. [35] Например, логика L непротиворечива тогда и только тогда, когда она допускает правило

а суперинтуиционистская логика обладает свойством дизъюнкции тогда и только тогда, когда она допускает правило

Опять же, основные результаты о допустимых правилах плавно обобщаются на правила множественных выводов. [36] В логиках с вариантом свойства дизъюнкции правила множественного вывода имеют ту же выразительную силу, что и правила одного вывода: например, в S 4 приведенное выше правило эквивалентно

Тем не менее, правила множественных выводов часто можно использовать для упрощения аргументов.

В теории доказательств допустимость часто рассматривается в контексте секвенциальных исчислений , где основными объектами являются секвенции, а не формулы. Например, можно перефразировать теорему об исключении разрезов , сказав, что секвенционное исчисление без разрезов допускает правило разреза.

(Злоупотребляя языком, иногда также говорят, что (полное) секвенциальное исчисление допускает разрез, то есть его версия без разрезов допускает.) Однако допустимость в секвенциальном исчислении обычно представляет собой лишь вариант обозначения допустимости в соответствующей логике: любой полное исчисление для (скажем) интуиционистской логики допускает правило секвенций тогда и только тогда, когда IPC допускает формульное правило, которое мы получаем путем перевода каждой секвенции к его характеристической формуле .

Примечания [ править ]

  1. ^ Блок и Пигоцци (1989), Власть (2007)
  2. ^ Rybakov (1997), Def. 1.1.3
  3. ^ Rybakov (1997), Def. 1.7.2
  4. ^ От теоремы де Йонга к интуиционистской логике доказательств
  5. ^ Rybakov (1997), Def. 1.7.7
  6. ^ Чагров и Захарьящев (1997), Thm. 1,25
  7. ^ Прунал (1979), ср. Иемхофф (2006)
  8. ^ Rybakov (1997), p. 439
  9. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Рыбаков (1997), Thms. 5.4.4, 5.4.8
  10. ^ Синтула и Меткалф (2009)
  11. ^ Wolter & Zakharyaschev (2008)
  12. ^ Rybakov (1997), §3.9
  13. ^ Rybakov (1997), Thm. 3.9.3
  14. ^ Rybakov (1997), Thms. 3.9.6, 3.9.9, 3.9.12; cf. Chagrov & Zakharyaschev (1997), §16.7
  15. ^ Rybakov (1997), Thm. 3.2.2
  16. ^ Rybakov (1997), §3.5
  17. ^ Крейн (2007)
  18. ^ Чагров и Захарьящев (1997), §18.5
  19. ^ Гиларди (2000), Thm. 2.2
  20. ^ Гиларди (2000), с. 196
  21. ^ Гиларди (2000), Thm. 3.6
  22. ^ Rybakov (1997), Def. 1.4.13
  23. ^ Минц и Кожевников (2004)
  24. ^ Rybakov (1997), Thm. 4.5.5
  25. ^ Rybakov (1997), §4.2
  26. ^ Крейн (2008)
  27. ^ Rybakov (1997), Cor. 4.3.20
  28. ^ Иемхофф (2001, 2005), Розьер (1992)
  29. ^ Крейн (2005)
  30. ^ Крейн (2005, 2008)
  31. ^ Иемхофф (2001), Ерабек (2005)
  32. ^ Рыбаков (1997), Thms. 5.5.6, 5.5.9
  33. ^ Прукнал (1976)
  34. ^ Rybakov (1997), §6.1
  35. ^ Крейн (2005); ср. Крахт (2007), §7
  36. ^ Крейн (2005, 2007, 2008)

Ссылки [ править ]

  • В. Блок, Д. Пигоцци, Алгебраизуемая логика , Мемуары Американского математического общества 77 (1989), вып. 396, 1989.
  • А. Чагров и М. Захарьящев, Модальная логика , Oxford Logic Guides vol. 35, Издательство Оксфордского университета, 1997. ISBN   0-19-853779-4
  • П. Синтула и Г. Меткалф, Структурная полнота в нечеткой логике , Notre Dame Journal of Formal Logic 50 (2009), вып. 2, стр. 153–182. дои : 10.1215/00294527-2009-004
  • А. И. Циткин, О структурно полной суперинтуиционистской логике , Советская математика - Доклады, вып. 19 (1978), стр. 816–819.
  • С. Гиларди, Унификация в интуиционистской логике , Журнал символической логики 64 (1999), вып. 2, стр. 859–880. Проект Евклид JSTOR
  • С. Гиларди, Лучшее решение модальных уравнений , Анналы чистой и прикладной логики 102 (2000), вып. 3, стр. 183–198. два : 10.1016/S0168-0072(99)00032-9
  • Р. Иемхофф , О допустимых правилах интуиционистской пропозициональной логики , Журнал символической логики 66 (2001), вып. 1, стр. 281–294. Проект Евклид JSTOR
  • Р. Иемхофф, Промежуточная логика и правила Виссера , Журнал формальной логики Нотр-Дам 46 (2005), вып. 1, стр. 65–81. два : 10.1305/ndjfl/1107220674
  • Р. Иемхофф, О правилах промежуточной логики , Архив математической логики , 45 (2006), вып. 5, стр. 581–599. два : 10.1007/s00153-006-0320-8
  • Е. Ержабек, Допустимые правила модальной логики , Журнал логики и вычислений 15 (2005), вып. 4, стр. 411–431. два : 10.1093/logcom/exi029
  • Е. Ержабек, Сложность допустимых правил , Архив математической логики 46 (2007), вып. 2, стр. 73–92. два : 10.1007/s00153-006-0028-9
  • Е. Ержабек, Независимые основы допустимых правил , Логический журнал IGPL 16 (2008), вып. 3, стр. 249–267. два : 10.1093/jigpal/jzn004
  • М. Крахт, Модальные отношения последствий , в: Справочник по модальной логике (П. Блэкберн, Дж. ван Бентем и Ф. Вольтер, ред.), Исследования логики и практического рассуждения, том. 3, Elsevier, 2007, стр. 492–545. ISBN   978-0-444-51690-9
  • П. Лоренцен, Введение в операционную логику и математику , Основы математических наук, том. 78, Спрингер Верлаг, 1955 г.
  • G. Mints and A. Kojevnikov, Intuitionistic Frege systems are polynomially equivalent , Zapiski Nauchnyh Seminarov POMI 316 (2004), pp. 129–146. gzipped PS
  • Т. Прунал, Структурная полнота исчисления высказываний Медведева , Отчеты по математической логике 6 (1976), стр. 103–105.
  • Т. Прунал, О двух задачах Харви Фридмана , Studia Logica 38 (1979), вып. 3, стр. 247–262. два : 10.1007/BF00405383
  • П. Розьер, Допустимые правила в интуиционистском исчислении высказываний , докторская диссертация, Парижский университет VII , 1992. PDF.
  • В. В. Рыбаков, Допустимость правил логического вывода , Исследования по логике и основам математики вып. 136, Эльзевир, 1997. ISBN   0-444-89505-1
  • Ф. Вольтер, М. Захарьящев, Неразрешимость проблем унификации и допустимости модальных и дескриптивных логик , Транзакции ACM по вычислительной логике 9 (2008), вып. 4, статья №. 25. дои : 10.1145/1380572.1380574 PDF
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: fabd72d27010a6395ef70881805421d7__1708677180
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/fa/d7/fabd72d27010a6395ef70881805421d7.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Admissible rule - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)