3. Predikaattilogiikka

Samankaltaiset tiedostot
Predikaattilogiikkaa

Diskreetit rakenteet. 3. Logiikka. Oulun yliopisto Tietojenkäsittelytieteiden laitos 2015 / 2016 Periodi 1

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

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

811120P Diskreetit rakenteet

T Kevät 2005 Logiikka tietotekniikassa: erityiskysymyksiä I Kertausta Ratkaisut

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

Loogiset konnektiivit

Lauselogiikka Tautologia

811120P Diskreetit rakenteet

Logiikka 1/5 Sisältö ESITIEDOT:

Insinöörimatematiikka A

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

T kevät 2007 Laskennallisen logiikan jatkokurssi Laskuharjoitus 1 Ratkaisut

Testaa taitosi 1: Lauseen totuusarvo

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

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

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Yhteenveto, osa I

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

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

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

Todistamisessa on tärkeää erottaa tapaukset, kun sääntö pätee joillakin tai kun sääntö pätee kaikilla. Esim. On olemassa reaaliluku x, jolle x = 5.

811120P Diskreetit rakenteet

FI3 Tiedon ja todellisuuden filosofia LOGIIKKA. 1.1 Logiikan ymmärtämiseksi on tärkeää osata erottaa muoto ja sisältö toisistaan:

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

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

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

MS-A0401 Diskreetin matematiikan perusteet Yhteenveto, osa I

Vastaus 1. Lasketaan joukkojen alkiot, ja todetaan, että niitä on 3 molemmissa.

Miten perustella, että joukossa A = {a, b, c} on yhtä monta alkiota kuin joukossa B = {d, e, f }?

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

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

ALGORITMI- MATEMATIIKKA. Keijo Ruohonen

Jokaisen parittoman kokonaisluvun toinen potenssi on pariton.

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

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

Matematiikan peruskäsitteitä

Ekvivalenssirelaatio. Määritelmä 2 Joukon A binäärinen relaatio R on ekvivalenssirelaatio, mikäli. Jos R on ekvivalenssirelaatio ja a A, niin joukkoa

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

Ratkaisu. Ensimmäinen kuten P Q, toinen kuten P Q. Kolmas kuten P (Q R):

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

(mod 71), 2 1(mod 71) (3 ) 3 (2 ) 2

LOGIIKKA johdantoa


Johdatus yliopistomatematiikkaan. JYM, Syksy2015 1/195

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

k=1 b kx k K-kertoimisia polynomeja, P (X)+Q(X) = (a k + b k )X k n+m a i b j X k. i+j=k k=0

Todistusmenetelmiä Miksi pitää todistaa?

13. Loogiset operaatiot 13.1

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

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

Valitse kuusi tehtävää! Kaikki tehtävät ovat 6 pisteen arvoisia.

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

(1) refleksiivinen, (2) symmetrinen ja (3) transitiivinen.

Rekursio. Funktio f : N R määritellään yleensä antamalla lauseke funktion arvolle f (n). Vaihtoehtoinen tapa määritellä funktioita f : N R on

Matematiikassa ja muuallakin joudutaan usein tekemisiin sellaisten relaatioiden kanssa, joiden lakina on tietyn ominaisuuden samuus.

Vaihtoehtoinen tapa määritellä funktioita f : N R on

Toinen muotoilu. {A 1,A 2,...,A n,b } 0, Edellinen sääntö toisin: Lause 2.5.{A 1,A 2,...,A n } B täsmälleen silloin kun 1 / 13

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

TIEA241 Automaatit ja kieliopit, kevät 2011 (IV) Antti-Juhani Kaijanaho. 16. maaliskuuta 2011

saadaan kvanttorien järjestystä vaihtamalla ehto Tarkoittaako tämä ehto mitään järkevää ja jos, niin mitä?

LUKUTEORIA johdantoa

Mitään muita operaatioita symbolille ei ole määritelty! < a kaikilla kokonaisluvuilla a, + a = kaikilla kokonaisluvuilla a.

Miten osoitetaan joukot samoiksi?

1 Lukujen jaollisuudesta

Logiikka I 7. harjoituskerran malliratkaisut Ratkaisut laati Miikka Silfverberg.

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

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Yhteenveto ja esimerkkejä ym., osa I

Induktio kaavan pituuden suhteen

Alkioiden x ja y muodostama järjestetty pari on jono (x, y), jossa x on ensimmäisenä ja y toisena jäsenenä.

TAMPEREEN YLIOPISTO Pro gradu -tutkielma. Roosa Niemi. Riippuvuuslogiikkaa

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

1. Logiikan ja joukko-opin alkeet

Johdatus yliopistomatematiikkaan. JYM, Syksy /197

Johdatus yliopistomatematiikkaan

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

Ramseyn lauseen ensimmäinen sovellus

Matematiikan perusteista logiikkaa ja joukko-oppia LaMa 1U syksyllä 2010

Opintomoniste logiikan ja joukko-opin perusteista

13. Loogiset operaatiot 13.1

Kesälukio 2000 PK2 Tauluharjoituksia I Mallivastaukset

Tehtävä 1. Arvioi mitkä seuraavista väitteistä pitävät paikkansa. Vihje: voit aloittaa kokeilemalla sopivia lukuarvoja.

Reaalilukuvälit, leikkaus ja unioni (1/2)

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

Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 11, ratkaisuista

Laskennan rajoja. TIEA241 Automaatit ja kieliopit, syksy Antti-Juhani Kaijanaho. 10. joulukuuta 2015 TIETOTEKNIIKAN LAITOS.

Tenttiin valmentavia harjoituksia

Joukot. Georg Cantor ( )

T Syksy 2004 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 12 (opetusmoniste, kappaleet )

4.3. Matemaattinen induktio

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta II. LM2, Kesä /141

Valitsemalla sopivat alkiot joudutaan tämän määritelmän kanssa vaikeuksiin, jotka voidaan välttää rakentamalla joukko oppi aksiomaattisesti.

815338A Ohjelmointikielten periaatteet

Predikaattilogiikan malli-teoreettinen semantiikka

T Logiikka tietotekniikassa: perusteet Kevät 2008 Laskuharjoitus 11 (predikaattilogiikka )

811120P Diskreetit rakenteet

Johdatus matematiikkaan

Alkioiden x ja y muodostama järjestetty pari on jono (x, y), jossa x on ensimmäisenä ja y toisena jäsenenä.

Perinnöllinen informaatio ja geneettinen koodi.

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

Transkriptio:

3. Predikaattilogiikka Muuttuja mukana lauseessa. Ei yksikäsitteistä totuusarvoa. Muuttujan kiinnittäminen määrän ilmaisulla voi antaa yksikäsitteisen totuusarvon. Esimerkki. Lauseella x 3 8 = 0 ei ole yksikäsitteistä totuusarvoa. Tosi, jos x = 2 ja epätosi muulloin. Lause: On olemassa sellainen kokonaisluku, että x 3 8 = 0 on tosi. Predikaattilogiikka: Lauselogiikan laajennus. Sisältää muuttujia ja määrän ilmaisuja. 3.1. Peruskäsitteitä Perusjoukko (=universumi): Kaikki alkiot (vrt. määrittelyjoukko) Muuttuja (x, y,...) tarkoittaa aina perusjoukon jäsentä. Predikaatit: Muuttujia sisältävät lauseet, muuttujiensa ominaisuudet. P(x) tarkoittaa: x:llä on ominaisuus P Esimerkki: P(x) : x 2 4 Ominaisuus voi koskea myös useampaa muuttujaa Q(x 1, x 2,..., x n ) : x 2 1 + x 2 2 + + x 2 n > 4

Sijoitettaessa arvoja predikaatin muuttujien paikalle saadaan lause logiikan kannalta. Esimerkki P(4) on tosi P(x) : x 2 > 4. lause P( 1) on epätosi. Predikaatit totuusarvoisia: Voidaan käyttää lauselogiikan toimituksia. Esimerkiksi lauseen (P(x)) P(4) totuusarvo riippuu muuttujasta x, kun taas lause on aina tosi. x 0 tai 4 > 0. Predikaattien totuusarvo riippuu aina perusjoukosta: Esimerkki: on tosi kaikilla x, jos U = R +. P(x) : x + 1 > 0 Totuusarvo ei ole yksikäsitteinen, jos U = R. Jos U = R, niin löytyy ainakin yksi reaaliluku x, jolla P(x) on tosi.

Kvanttorit Kvanttori: Määrän ilmaisu. Muokkaa predikaateista (mahdollisesti) lauseita, joilla on yksikäsitteinen totuusarvo. Universaalikvanttori: : ( x)p(x) Tulkitaan lauselogiikan lauseeksi joka on tosi tarkalleen silloin kun P(x) on tosi kaikilla x:n arvoilla. Universaalikvanttoria vastaavat luonnollisen kielen ilmaisut "kaikilla", "jokaisella"jne.. Huom.Perusjoukko vaikuttaa onko lause tosi vai ei. Esimerkki Q(x) : x 3 0 Tosi, jos U = R + xq(x) Epätosi,jos U = R (Q( 1) on epätosi).

Muut muuttujat: xp(x, y, z,...). ei ole lauselogiikan lause, vaan muuttujien y, z,... predikaatti. Olemassaolokvanttori: : ( x)p(x) Tulkitaan lauselogiikan lauseeksi joka on tosi tarkalleen silloin kun P(x) on tosi ainakin yhdellä perusjoukon alkiolla x. Olemassaolo- eli eksistenssikvanttoria vastaavat luonnollisen kielen ilmaisut "on olemassa", ainakin yhdellä", "jollakin". Esimerkki Perusjoukko U = R P(x): x 2 = 4 Q(x): x 2 = 4 xp(x) on tosi. xq(x) on epätosi.

Huom. xp(x) on tosi myös, jos P(x) toteutuu useammallakin muuttujan x arvolla. Erityisesti jos xp(x) on tosi niin on myös xp(x) tosi. Esimerkki 3.1. Olkoot perusjoukkona kaikki kokonaisluvut. Mitkä seuraavista lauseista ovat tosia? a) n(n 2 > n). b) n(n 2 < n). c) n(n 2 n on parillinen). Ratk....

Useampi kvanttori Useammalla kvanttorilla saadaan erilaisia variaatioita. x yp(x, y) kaikilla x ja kaikilla y P(x, y) x yp(x, y) kaikilla x on olemassa y P(x, y) x yp(x, y) on olemassa sellainen x, että kaikilla y P(x, y) x yp(x, y) on olemassa x, ja on olemassa y että P(x, y) y xp(x, y) kaikilla y on olemassa x P(x, y) y xp(x, y) on olemassa sellainen y, että kaikilla x P(x, y) Sopimus: Sulkujen vähentämiseksi peräkkäin olevat kvanttorit tehdään vasemmalta oikealle ja kvanttori kohdistuu aina sitä seuraavien kvanttoreiden ja predikaatin muodostamaan predikaattiin. Esimerkiksi x y zp(x, y, z) on sama kuin x[ y( zp(x, y, z))] Järjestyksen merkitys Huom. Kvanttoreiden järjestyksellä on merkitystä. Esimerkki. Keksi esimerkki predikaatista P(x, y), jolle lauseilla x yp(x, y) ja y xp(x, y) on eri totuusarvo. Ratk....

Sidotut/vapaat muuttujat Sidottu muuttuja: Muuttujaan kohdistuu kvanttori tai sen paikalle on sijoitettu arvo. Ilmaisuissa xp(x, y, z) ja xp(x, y, z) on muuttuja x sidottu. Vapaa muuttuja:muuttujaan ei kohdistu kvanttoria, eikä sen tilalle ole sijoitettu arvoa. Ilmaisuissa xp(x, y, z) ja xp(x, y, z) ovat y ja z vapaita muuttujia. Huom. Sidottu muuttuja voidaan vaihtaa aina toiseksi, kunhan muuttujan perusjoukko pysyy samana. Esimerkki. Lauseet ovat samat, samoin predikaatit xp(x) ja tp(t) xp(x, y, z) ja tp(t, y, z), olettaen että muuttujien x ja t perusjoukot ovat samat. Huom. Predikaatteja sisältävä lause on lause logiikan kannalta vain jos se ei sisällä vapaita muuttujia.

Kvanttorit luonnollisessa kielessä Kvanttorit esiintyvät myös luonnollisen kielen lauseissa: Esimerkki 3.2. Lausu symbolimuodossa seuraavat lauseet, kun perusjoukkona ovat kaikki maailman ihmiset. a) On olemassa rehellinen poliitikko. b) Kaikki poliitikot ovat rehellisiä. c) Kaikki maailman ihmiset ovat rehellisiä poliitikkoja. Ratk. P(x) = "x on poliitikko"... R(x) = "x on rehellinen" Huom. on määrän ilmaisu rakenteella Jos A..., niin B. on määrän ilmaisu rakenteella A ja B. Esimerkki 3.2. (jatkoa) Lausu symbolimuodossa seuraavat lauseet, kun perusjoukkona ovat kaikki maailman poliitikot. a) On olemassa rehellinen poliitikko. b) Kaikki poliitikot ovat rehellisiä. Ratk....

Esimerkki 3.3. Perusjoukko U:Kaikki maailman ihmiset Predikaatit: P(x) = "x on poliitikko" R(x) = "x on rehellinen". Lausu luonnollisella kielellä lauseet a) x(p(x) R(x)) b) x(p(x) R(x)). Ratk.... Esimerkki 3.4. Olkoon perusjoukkona U kaikki maailman ihmiset. Käytetään seuraavia predikaatteja: P(x) = "x on kunnallispoliitikko", V (x, y) = "x haluaa y:n pysyvän vallassa", KK(x) = "x asuu köyhässä kunnassa", KL(x) = "x kannattaa kuntaliitosta". Kirjoita lauseet 1)-3) symbolimuotoon. 1) Jokainen köyhässä kunnassa asuva kannattaa kuntaliitosta. Sama toisin: Jos asuu köyhässä kunnassa, niin kannattaa kuntaliitosta. x[kk(x) KL(x)]

Esimerkki 3.4. jatkoa P(x) = "x on kunnallispoliitikko", V (x, y) = "x haluaa y:n pysyvän vallassa", KK(x) = "x asuu köyhässä kunnassa", KL(x) = "x kannattaa kuntaliitosta". 2) Ainakin yksi itsensä vallassa pysymistä haluava köyhässä kunnassa asuva kunnallispoliitikko ei kannata kuntaliitosta. x[v (x, x) KK(x) P(x) KL(x) ] 3) Ei ole totta, että jokainen kuntaliitosta vastustava olisi kunnallispoliitikko. [ x(kl(x) P(x))] Aina tosi lause Predikaattilogiikka: Lause, jossa on määrän ilmaisuja saa yleensä erilaisia totuusarvoja, sen mukaan mikä on perusjoukko ja mitä predikaatteja lause sisältää. Validi lause: (aina tosi lause), Lause joka on tosi perusjoukosta ja predikaateista riippumatta (vrt. lauselogiikan tautologia). Esimerkki. ( xp(x)) ( xp(x)) on validi lause. Perustelu...

Lauselogiikka: Kysymys: Onko lause tautologia? voidaan algoritmisesti ratkaista (totuustaulut) Predikaattilogiikka: Lauseen totuusarvo riippuu perusjoukosta ja predikaattien tulkinnoista, joita on olemassa ääretön määrä. Lauseen validiuden osoittamiseksi ei ole olemassa algoritmia (vrt. lauselogiikan totuustaulut) Ei-validiuden osoittamiseen riittää vastaesimerkki. Esimerkki ( xp(x)) ( xp(x)) ei ole validi lause. Perustelu. Perusjoukko U: Kokonaislukujen joukko Predikaatti: P(x) : x > 3 P(4) on tosi, joten xp(x) on tosi Lause P(3) on epätosi, joten xp(x) on epätosi. Yo. valinnoilla on lause ( xp(x)) ( xp(x)) epätosi eli se ei ole validi lause.

Yleistetyt De Morganin lauseet Valideja lauseita ovat mm. yleistetyt De Morganin lauseet: (1) [ xa(x)] [ x(a(x) )] (2) [ x(a(x))] [ x(a(x) )] Todistus.(1)Väite: [ xa(x)] [ x(a(x) )] on validi lause. Osoitetaan, että lauseilla [ xa(x)] ja x(a(x) ) on aina sama totuusarvo. Oletetaan, että [ xa(x)] on tosi (vastaavasti epätosi). Silloin xa(x) on epätosi (vastaavasti tosi) Eli A(x) on epätosi ainakin yhdellä (vastaavasti tosi kaikilla)x U. Siis A(x) on tosi ainakin yhdellä (vastaavasti epätosi kaikilla)x U. Siis [ x(a(x) )] on tosi (vastaavasti epätosi). Kohta (2) todistetaan vastaavasti.