2. Minkä joukon määrittelee kaava P 0 (x 0 ) P 1 (x 0 ) mallissa M = ({0, 1, 2, 3}, P M 0, P M 1 ), kun P M 0 = {0, 1} ja P M 1 = {1, 2}?

Samankaltaiset tiedostot
Ratkaisu: (b) A = x 0 (R(x 0 ) x 1 ( Q(x 1 ) (S(x 0, x 1 ) S(x 1, x 1 )))).

Ratkaisu: Yksi tapa nähdä, että kaavat A (B C) ja (A B) (A C) ovat loogisesti ekvivalentit, on tehdä totuustaulu lauseelle

Ratkaisu: Käytetään induktiota propositiolauseen A rakenteen suhteen. Alkuaskel. A = p i jollain i N. Koska v(p i ) = 1 kaikilla i N, saadaan

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Johdatus logiikkaan I, syksy 2018 Harjoitus 4 Ratkaisuehdotukset

Tehtäväsarja I Seuraavissa tehtävissä harjoitellaan erilaisia todistustekniikoita. Luentokalvoista 11, sekä voi olla apua.

Logiikka I 7. harjoituskerran malliratkaisut Ratkaisut laati Miikka Silfverberg.

Logiikan kertausta. TIE303 Formaalit menetelmät, kevät Antti-Juhani Kaijanaho. Jyväskylän yliopisto Tietotekniikan laitos.

Predikaattilogiikan malli-teoreettinen semantiikka

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Johdatus logiikkaan I, syksy 2018 Harjoitus 5 Ratkaisuehdotukset

Ratkaisu: a) Kahden joukon yhdisteseen poimitaan kaikki alkiot jotka ovat jommassakummassa joukossa (eikä mitään muuta).

3. Kirjoita seuraavat joukot luettelemalla niiden alkiot, jos mahdollista. Onko jokin joukoista tyhjä joukko?

Nimitys Symboli Merkitys Negaatio ei Konjuktio ja Disjunktio tai Implikaatio jos..., niin... Ekvivalenssi... jos ja vain jos...

Algebra I Matematiikan ja tilastotieteen laitos Ratkaisuehdotuksia harjoituksiin 3 (9 sivua) OT

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä, todistuksia ym., osa I

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä, todistuksia ym., osa I

Lause 5. (s. 50). Olkoot A ja B joukkoja. Tällöin seuraavat ehdot ovat

TAMPEREEN YLIOPISTO Pro gradu -tutkielma. Roosa Niemi. Riippuvuuslogiikkaa

Insinöörimatematiikka A

Johdatus logiikkaan 2

Loogiset konnektiivit

Approbatur 3, demo 1, ratkaisut A sanoo: Vähintään yksi meistä on retku. Tehtävänä on päätellä, mitä tyyppiä A ja B ovat.

T Syksy 2004 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 7 (opetusmoniste, kappaleet )

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 1 / vko 8

T Syksy 2004 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 2 (opetusmoniste, lauselogiikka )

missä on myös käytetty monisteen kaavaa 12. Pistä perustelut kohdilleen!

T Syksy 2005 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 8 (opetusmoniste, kappaleet )

Kurssikoe on maanantaina Muista ilmoittautua kokeeseen viimeistään 10 päivää ennen koetta! Ilmoittautumisohjeet löytyvät kurssin kotisivuilla.

Johdatus logiikkaan I Harjoitus 4 Vihjeet

Olkoon seuraavaksi G 2 sellainen tasan n solmua sisältävä suunnattu verkko,

Rekursiiviset tyypit

Tehtävä 1. Päättele resoluutiolla seuraavista klausuulijoukoista. a. 1 {p 3 } oletus. 4 {p 1, p 2, p 3 } oletus. 5 { p 1 } (1, 2) 7 (4, 6)

a k+1 = 2a k + 1 = 2(2 k 1) + 1 = 2 k+1 1. xxxxxx xxxxxx xxxxxx xxxxxx

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

Jokaisen parittoman kokonaisluvun toinen potenssi on pariton.

Lisää kvanttoreista ja päättelyä sekä predikaattilogiikan totuustaulukot 1. Negaation siirto kvanttorin ohi

missä on myös käytetty monisteen kaavaa 12. Pistä perustelut kohdilleen!

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa I

Luonnollisen päättelyn luotettavuus

(a) Kyllä. Jokainen lähtöjoukon alkio kuvautuu täsmälleen yhteen maalijoukon alkioon.

b) Määritä myös seuraavat joukot ja anna kussakin tapauksessa lyhyt sanallinen perustelu.

a ord 13 (a)

Joukot. Georg Cantor ( )

T Kevät 2009 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 8 (Predikaattilogiikka )

r > y x z x = z y + y x z y + y x = r y x + y x = r

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Tilastollinen päättely II, kevät 2017 Harjoitus 1 Ratkaisuehdotuksia Tehtäväsarja I

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa I

Johdatus yliopistomatematiikkaan

Diskreetin matematiikan perusteet Malliratkaisut 2 / vko 38

1. Esitä rekursiivinen määritelmä lukujonolle

Luonnollisten lukujen ja kokonaislukujen määritteleminen

Diskreetin Matematiikan Paja Tehtäviä viikolle 2. ( ) Jeremias Berg

1. Osoita, että joukon X osajoukoille A ja B on voimassa toinen ns. de Morganin laki (A B) = A B.

6 Relaatiot. 6.1 Relaation määritelmä

Johdatus lukuteoriaan Harjoitus 2 syksy 2008 Eemeli Blåsten. Ratkaisuehdotelma

Kuvaus eli funktio f joukolta X joukkoon Y tarkoittaa havainnollisesti vastaavuutta, joka liittää joukon X jokaiseen alkioon joukon Y tietyn alkion.

Kaikki kurssin laskuharjoitukset pidetään Exactumin salissa C123. Malliratkaisut tulevat nettiin kurssisivulle.

Kuvaus eli funktio f joukolta X joukkoon Y tarkoittaa havainnollisesti vastaavuutta, joka liittää joukon X jokaiseen alkioon joukon Y tietyn alkion.

2017 = = = = = = 26 1

1 Logiikkaa. 1.1 Logiikan symbolit

Kurssikoe on maanantaina Muista ilmoittautua kokeeseen viimeistään 10 päivää ennen koetta! Ilmoittautumisohjeet löytyvät kurssin kotisivuilla.

Analyysi 1. Harjoituksia lukuihin 1 3 / Syksy Osoita täsmällisesti perustellen, että joukko A = x 4 ei ole ylhäältä rajoitettu.

Esko Turunen Luku 9. Logiikan algebralisointi

TAMPEREEN YLIOPISTO Pro gradu -tutkielma. Heidi Luukkonen. Sahlqvistin kaavat

Matematiikan ja tilastotieteen laitos Matematiikka tutuksi Harjoitus 2, malliratkaisut

Äärellisten mallien teoria

verkkojen G ja H välinen isomorfismi. Nyt kuvaus f on bijektio, joka säilyttää kyseisissä verkoissa esiintyvät särmät, joten pari

T Kevät 2006 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 8 (opetusmoniste, kappaleet )

811120P Diskreetit rakenteet

X R Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 5, ratkaisuista

JOHDATUS LUKUTEORIAAN (syksy 2017) HARJOITUS 3, MALLIRATKAISUT

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 2005, sivu 1 / 13. Tehtäviä

d ) m d (I n ) = 2 d n d. Koska tämä pätee kaikilla

1 Perusasioita joukoista

TIEA241 Automaatit ja kieliopit, syksy Antti-Juhani Kaijanaho. 8. syyskuuta 2016

-Matematiikka on aksiomaattinen järjestelmä. -uusi tieto voidaan perustella edellisten tietojen avulla, tätä kutsutaan todistamiseksi

Diskreetin Matematiikan Paja Ratkaisuhahmotelmia viikko 1. ( ) Jeremias Berg

Algebra I Matematiikan ja tilastotieteen laitos Ratkaisuehdotuksia harjoituksiin 9 (6 sivua) OT

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 2

Lauselogiikka Tautologia

Insinöörimatematiikka A

Predikaattilogiikkaa

Tehtävä 2. Osoita, että seuraavat luvut ovat algebrallisia etsimällä jokin kokonaislukukertoiminen yhtälö jonka ne toteuttavat.

Matematiikan tukikurssi

13. Ratkaisu. Kirjoitetaan tehtävän DY hieman eri muodossa: = 1 + y x + ( y ) 2 (y )

1. Tarkastellaan esimerkissä 4.9 esiintynyttä neliön symmetriaryhmää

a) Mitkä seuraavista ovat samassa ekvivalenssiluokassa kuin (3, 8), eli kuuluvat joukkoon

Topologia Syksy 2010 Harjoitus 4. (1) Keksi funktio f ja suljetut välit A i R 1, i = 1, 2,... siten, että f : R 1 R 1, f Ai on jatkuva jokaisella i N,

Insinöörimatematiikka D

= 3 = 1. Induktioaskel. Induktio-oletus: Tehtävän summakaava pätee jollakin luonnollisella luvulla n 1. Induktioväite: n+1

Tehtävä 4 : 2. b a+1 (mod 3)

Taulun avoimista haaroista saadaan kelvolliset lausejoukot

HY / Avoin yliopisto Johdatus yliopistomatematiikkaan, kesä 2015 Harjoitus 5 Ratkaisuehdotuksia

30A02000 Tilastotieteen perusteet

Ratkaisu: Ensimmäinen suunta. Olkoon f : R n R m jatkuva eli kaikilla ε > 0 on olemassa sellainen δ > 0, että. kun x a < δ. Nyt kaikilla j = 1,...

MS-A0401 Diskreetin matematiikan perusteet Yhteenveto, osa I

Esitetään tehtävälle kaksi hieman erilaista ratkaisua. Ratkaisutapa 1. Lähdetään sieventämään epäyhtälön vasenta puolta:

Johdatus matematiikkaan

Johdatus diskreettiin matematiikkaan Harjoitus 1,

Konnektiivit. On myös huomattava, että vain joillakin luonnollisen kielen konnektiiveilla on vastineensa lauselogiikassa.

Transkriptio:

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Johdatus logiikkaan II, syksy 2018 Harjoitus 4 Ratkaisuehdotukset 1. Mitkä muuttujat esiintyvät vapaina kaavassa x 2 ( x 0 R 0 (x 1, x 2 ) ( x 3 R 0 (x 3, x 0 ) R 0 (x 3, x 0 )))? Ratkaisu: Muuttujan x i esiintymä on vapaa, jos se ei esiinny kvanttorin x i tai x i vaikutusalueella. Tehtävän kaavassa esiintyvät muuttujat x 0, x 1, x 2 ja x 3. Analysoidaan näiden vapautta. Muuttujan x 2 kaikki esiintymät ovat kvanttorin x 2 vaikutusalueella, joten yksikään niistä ei ole vapaa. Muuttujan x 1 ainoa esiintymä on kvanttoreiden x 2 ja x 0 vaikutusalueella, mutta koska kumpikaan näistä ei sido sitä, se on vapaa. Kumpikin muuttujan x 0 esiintymistä on kvanttorin x 2 vaikutusalueella, ja lisäksi ensimmäinen esiintymä on kvanttorin x 3 vaikutusalueella. Kumpikaan kvanttoreista ei siis sido kumpaakaan esiintymää, joten x 0 on vapaa. Muuttujan x 3 esiintymät ovat samojen kvanttoreiden vaikutusalueella kuin muuttujan x 0 esiintymät. Näistä x 2 ei sido kumpaakaan esiintymää, mutta x 3 sitoo muuttujan x 3 ensimmäisen esiintymän. Toinen esiintymä on kuitenkin vapaa. Siis muuttujat x 0, x 1 ja x 3 esiintyvät kaavassa vapaina (tosin x 3 esiintyy myös sidottuna). 2. Minkä joukon määrittelee kaava P 0 (x 0 ) P 1 (x 0 ) mallissa kun P M 0 = {0, 1} ja P M 1 = {1, 2}? M = ({0, 1, 2, 3}, P M 0, P M 1 ), Ratkaisu: Tarskin totuusmääritelmän nojalla millä tahansa tulkintafunktiolla s pätee M = s P 0 (x 0 ) P 1 (x 0 ), joss M = s P 0 (x 0 ) tai M = s P 1 (x 0 ), joss s(x 0 ) / P M 0 tai s(x 0 ) / P M 1, joss s(x 0 ) (P M 0 ) c (P M 1 ) c, joss s(x 0 ) (P M 0 P M 1 ) c, 1

missä (Pi M ) c := M \ Pi M. Siis kaava määrittelee joukon (P M 0 P M 1 ) c = ({0, 1} {1, 2}) c = {1} c = {0, 2, 3}. 1 3. Olkoon M = ({0, 1, 2, 3}, R M 0, c M 0 ), missä R M 0 = {(0, 1), (0, 2), (0, 3), (1, 2), (2, 1), (2, 3), (3, 2)} ja c M 0 = 2. Minkä joukon kaava x 1 (R 0 (c 0, x 1 ) R 0 (x 0, x 1 )) määrittelee? Ratkaisu: Tarskin totuusmääritelmän nojalla jokaisella tulkintafunktiolla s pätee M = s x 1 (R 0 (c 0, x 1 ) R 0 (x 0, x 1 )) joss M = s(a/x1 ) R 0 (c 0, x 1 ) R 0 (x 0, x 1 ) kaikilla a dom(m), joss M = s(a/x1 ) R 0 (c 0, x 1 ) tai M = s(a/x1 ) R 0 (x 0, x 1 ) kaikilla a dom(m), joss (c M 0, a) / R M 0 tai (s(x 0 ), a) R M 0 kaikilla a dom(m), joss (2, a) / R M 0 tai (s(x 0 ), a) R M 0 kaikilla a dom(m). Esitämme kaksi tapaa, kuinka edetä tästä. Tapa 1 : Siis kaava määrittelee sellaisen joukon X dom(m), että b X, jos ja vain jos kaikilla a dom(m) pätee joko (2, a) / R M 0 tai (b, a) R M 0. Tutkitaan jokaisesta mallin alkiosta yksitellen, kuuluuko se joukkoon X. 0 X, sillä ehto (0, a) R0 M jää toteutumatta vain, jos a = 0. Kuitenkin tällöin toteutuu ehto (2, a) / R0 M, sillä pari (2, 0) ei ole relaatiossa. 1 / X, sillä (2, 1) R M 0 ja (1, 1) / R M 0 (eli löytyi sellainen a, että kumpikaan ehdoista ei toteudu). 2 X, sillä totta kai jokaisella a dom(m) pätee joko (2, a) R0 M (2, a) / R0 M. 3 / X, sillä (2, 1) R M 0 ja (3, 1) / R M 0. 1 Nähdään, että kaava P 0 (x 0 ) P 1 (x 0 ) on loogisesti ekvivalentti kaavan (P 0 (x 0 ) P 1 (x 0 )) kanssa (jos tämä ei ole selvää, todista se käyttämällä totuusmääritelmää). Voidaan huomata, että ainakin tapauksessa, jossa kaavassa esiintyy vain yksi vapaa muuttuja ja relaatiosymbolit ovat yksipaikkaisia, konnektiivit ja vastaavat suoraan joukkojen leikkausta ja komplementtia. tai 2

Siis X = {0, 2}. Tapa 2 : Huomataan, että ehto (2, a) / R0 M tai (s(x 0 ), a) R0 M kaikilla a dom(m) on yhtäpitävä ehdon kaikilla a dom(m) jos (2, a) R M 0, niin (s(x 0 ), a) R M 0 kanssa. Nähdään, että sellaiset luvut a, joilla pätee (2, a) R0 M, ovat a = 1 ja a = 3. Siten kaava määrittelee sellaisen joukon X, että b X, jos ja vain jos (b, 1) R0 M ja (b, 3) R0 M. Katsomalla kaikki alkiot läpi samalla tavalla kuin tavassa 1 (joskin hieman vähemmällä vaivalla) nähdään, että vain luvut b = 0 ja b = 2 toteuttavat ehdon. Siis X = {0, 2}. 4. Olkoon X joukon {0, 1, 2} osajoukkojen perhe (eli potenssijoukko) ja M = (X, R M 0 ), missä R M 0 = {(a, b) X 2 a b}. Näytä, että joukko {, {0, 1, 2}} on määriteltävä mallissa M. Ratkaisu: Relaatio R0 M on joukkojen sisältyvyysrelaatio, joka on osittaisjärjestys. Tyhjä joukko on osittaisjärjestyksen pienin alkio ja joukko {0, 1, 2} sen suurin alkio. Näiden kaksion voi siis määritellä ilmaisemalla juuri tämän seikan. Olkoon A siis kaava x 1 R 0 (x 1, x 0 ) x 1 R 0 (x 0, x 1 ). Ensimmäinen disjunkti määrittelee alkion {0, 1, 2} sanomalla, että x 0 :n tulkinta on suurin alkio, ja toinen disjunkti määrittelee alkion sanomalla, että x 0 :n tulkinta on pienin alkio. Näin ollen jos kaava A toteutuu tulkintafunktiolla s, niin s(x 0 ) on joko tai koko joukko {0, 1, 2}, ja toisaalta jos s(x 0 ) =, toteutuu ensimmäinen disjunkti, ja jos s(x 0 ) = {0, 1, 2}, toteutuu toinen disjunkti. Näytetään tämä vielä täsmällisesti: kaikilla tulkintafunktioilla s 3

pätee M = s A joss M = s x 1 R 0 (x 1, x 0 ) tai M = s x 1 R 0 (x 0, x 1 ) joss kaikilla a dom(m)m = s(a/x1 ) R 0 (x 1, x 0 ) tai kaikilla a dom(m)m = s(a/x1 ) R 0 (x 0, x 1 ) joss (a, s(x 0 )) R0 M kaikilla a dom(m) tai (s(x 0 ), a) R0 M kaikilla a dom(m) joss a s(x 0 ) kaikilla a dom(m) tai s(x 0 ) a kaikilla a dom(m) joss s(x 0 ) = {0, 1, 2} tais(x 0 ) =. Siis kaava A määrittelee joukon {, {0, 1, 2}}. 5. Mikä kaava A(x 1 /x 0 ) on kun (a) A = x 2 x 0 (R 0 (x 0, x 2 ) x 2 R 0 (x 1, x 0 )), (b) A = x 2 ( x 0 R 0 (x 0, x 2 ) x 2 R 0 (x 1, x 0 ))? Ratkaisu: Kaava A(x 1 /x 0 ) on se, joka saadaan korvaamalla kaavasta A kaikki muuttujan x 0 vapaat esiintymät muuttujalla x 1, kunhan muuttuja x 1 on vapaa muuttujalle x 0 kaavassa A. Jos x 1 tulisi sidotuksi, notaatiota ei luentomonisteen mukaan ole lupa käyttää. (a) Muuttujalla x 0 ei ole vapaita esiintymiä, sillä molemmat esiintymät ovat kvanttorin x 0 vaikutusalueella. Siten A(x 1 /x 0 ) = A. (b) Muuttujan x 0 ainoa vapaa esiintymä on implikaation takajäsenessä. Koska kaavassa A ei esiinnyt kvanttoreita, jotka voisivat sitoa muuttujan x 1, muuttujan sijoitus on sallittu ja A(x 1 /x 0 ) = x 2 ( x 0 R 0 (x 0, x 2 ) x 2 R 0 (x 1, x 1 )). 6. Onko x 0 vapaa muuttujalle x 1 kaavassa A kun (a) A = x 2 x 0 (R 0 (x 0, x 2 ) x 2 R 0 (x 1, x 0 )), (b) A = x 2 ( x 0 R 0 (x 0, x 2 ) x 2 R 0 (x 1, x 0 ))? Ratkaisu: 4

(a) Muuttujan x 1 ainoa vapaa esiintymä on implikaation takajäsenessä. Se on kvanttorin x 0 vaikutusalueella, joten jos termi x 0 sijoitettaisiin sen tilalle, tämä tulisi sidotuksi. Siis x 0 ei ole vapaa muuttujalle x 1 kaavassa A. (b) Nyt muuttujan x 1 vapaa esiintymä ei ole kvanttorin x 0 (tai minkään muunkaan muuttujan x 0 sitovan kvanttorin) vaikutusalueella, joten x 0 on vapaa muuttujalle x 1 kaavassa A. 5