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

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

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

T Syksy 2003 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 8 (opetusmoniste, kappaleet )

T Kevät 2005 Logiikka tietotekniikassa: erityiskysymyksiä I Kertausta Ratkaisut

T kevät 2007 Laskennallisen logiikan jatkokurssi Laskuharjoitus 1 Ratkaisut

3. Predikaattilogiikka

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

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

Relaation ominaisuuksia. Ominaisuuksia koskevia lauseita Sulkeumat. Joukossa X määritelty relaatio R on. (ir) irrefleksiivinen, jos x Rx kaikilla x X,

Insinöörimatematiikka A

MS-A0401 Diskreetin matematiikan perusteet Yhteenveto, osa I

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Yhteenveto, osa I

Joukossa X määritelty relaatio R on. (ir) irrefleksiivinen, jos x Rx kaikilla x X,

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 2 / vko 9

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

T Logiikka tietotekniikassa: perusteet Kevät 2008 Laskuharjoitus 5 (lauselogiikka ) A ( B C) A B C.

Predikaattilogiikan malli-teoreettinen semantiikka

Predikaattilogiikkaa

Loogiset konnektiivit

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

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

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

ja s S : ϕ Υ : M,s ϕ, mutta M,s Q. Erityisesti M, t P kaikilla t S, joten

JOUKKO-OPIN ALKEITA. Veikko Rantala Ari Virtanen

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

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

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

Logiikka 1/5 Sisältö ESITIEDOT:

Matematiikan tukikurssi

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

811120P Diskreetit rakenteet

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

Johdatus logiikkaan I Harjoitus 4 Vihjeet

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

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

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

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

Johdatus logiikkaan 2

811120P Diskreetit rakenteet

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 2

Relaatioista. 1. Relaatiot. Alustava määritelmä: Relaatio on kahden (tai useamman, saman tai eri) joukon alkioiden välinen ominaisuus tai suhde.

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

Johdatus diskreettiin matematiikkaan Harjoitus 1,

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}?

w + x + y + z =4, wx + wy + wz + xy + xz + yz =2, wxy + wxz + wyz + xyz = 4, wxyz = 1.

Huom. muista ilmoittautua kokeeseen ajoissa. Ilmoittautumisohjeet kurssin kotisivuilla.

815338A Ohjelmointikielten periaatteet

Monisteen Rantala & Virtanen, Logiikkaa: teoriaa ja sovelluksia harjoitustehtävät.

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

Diskreetin matematiikan perusteet Malliratkaisut 2 / vko 38

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

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

6 Relaatiot. 6.1 Relaation määritelmä

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

j(j 1) = n(n2 1) 3 + (k + 1)k = (k + 1)(k2 k + 3k) 3 = (k + 1)(k2 + 2k + 1 1)

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

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

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

Äärellisten mallien teoria

TAMPEREEN YLIOPISTO Pro gradu -tutkielma. Roosa Niemi. Riippuvuuslogiikkaa

Johdatus yliopistomatematiikkaan. JYM, Syksy2015 1/195

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

= k 0 NTIME(n k + k) Siis polynomisessa ajassa epädeterministisellä Turingin koneella tunnistettavien kielten joukko

Johdatus diskreettiin matematiikkaan

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

811120P Diskreetit rakenteet

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

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

Kesälukio 2000 PK2 Tauluharjoituksia I Mallivastaukset

Modaalilogiikan ja predikaattilogiikan kaavojen vastaavuus

Logiikka I 7. harjoituskerran malliratkaisut Ratkaisut laati Miikka Silfverberg.

X R Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 5, ratkaisuista

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.

SAT-ongelman rajoitetut muodot

Luonnollisten lukujen ja kokonaislukujen määritteleminen

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

Johdatus yliopistomatematiikkaan

Tenttiin valmentavia harjoituksia

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

811120P Diskreetit rakenteet

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

1. Logiikan ja joukko-opin alkeet

Kuvauksista ja relaatioista. Jonna Makkonen Ilari Vallivaara

Insinöörimatematiikka A

Matemaatiikan tukikurssi

Diskreetin Matematiikan Paja Tehtäviä viikolle 2. ( ) Jeremias Berg

Taulun avoimista haaroista saadaan kelvolliset lausejoukot

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

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

MS-A0401 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa I

Esimerkkimodaalilogiikkoja

MS-A0401 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa I

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

Insinöörimatematiikka IA

Entscheidungsproblem

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

6.4. Järjestyssuhteet

Entscheidungsproblem

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

Transkriptio:

T-79.3001 Kevät 2006 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 8 (opetusmoniste, kappaleet 2.3 3.4) 21. 24.3.2006 1. Olkoon R kaksipaikkainen predikaattisymboli, jonka tulkintana on relaatio R A A A (joukko A on struktuurina universumi). Alla on taulukko lauseista, jotka määrittelevät relaatiolle R A erilaisia ominaisuuksia. Ominaisuus Määritelmä refleksiivisyys xr(x, x) irrefleksiivisyys x R(x, x) symmetrisyys x y(r(x, y) R(y, x)) asymmetrisyys x y(r(x, y) R(y, x)) transitiivisyys x y z(r(x, y) R(y, z) R(x, z)) sarjallisuus x yr(x, y) Olkoon universumi A kaikkien ihmisten joukko. Anna esimerkkejä relaatioista R A, (/0 R A A 2 ), joilla on yllä määriteltyjä ominaisuuksia. Allaolevat kolme graafia pyrkivät selventämään eri relaatioiden ominaisuuksia. Tässä solmut ovat struktuurin alkioita, ja solmuja yhdistää kaari, jos R(x, y) on tosi, silloin kun x A, y A. Loogisia rakenteita havainnollistetaan aina silloin tällöin niitä vastaavien graafien avulla. 1. 2. 3. Refleksiivisyys ( xr(x, x)) tarkoittaa sitä, että graafin kaikista solmuista on kaari takaisin itseensä, ja irrefleksiivisyys ( x R(x, x)) vastaavasti sitä, että yhdessäkään solmussa ei ole itseään osoitavaa kaarta. Graafeista ensimmäinen on refleksiivinen, toinen irrefleksiivinen ja kolmas ei ole kumpaakaan. Symmetrisyys ( x y(r(x, y) R(y, x))) tarkoittaa sitä, että aina kun solmusta x on kaari solmuun y, graafissa on myös kaari y:stä x:ään. Asymmetrisellä ( x y(r(x, y) R(y, x))) graafilla ei ole yhtään paluukaarta. Kuvan graafeista 1. on symmetrinen, 2. asymmetrinen ja 3. ei kumpaakaan.

Transitiivisessa graafissa ( x y z(r(x, y) R(y, z) R(x, z))) pätee, että mikäli solmusta x päästään kaaria seuraamalla (mahdollisesti muiden solmujen kautta) solmuun y, pääsee solmusta x myös suoraan solmuun y. Kuvan graafeista ainoastaan keskimmäinen on transitiivinen. Graafin sarjallisuus ( x yr(x, y)) tarkoittaa sitä, että kaikista solmuista lähtee ainakin yksi kaari. Kuvan graafeista ensimmäinen ja viimeinen ovat sarjallisia. Ominaisuuksien ihmisten joukossa tapahtuvaa tarkastelua varten määritellään seuraavat relaatiot: T(x, y) (x tuntee y:n), N(x, y) (x on naimisissa y:n kanssa), V(x,y) (y on x:n vanhempi) ja E(x,y) (y on x:n esi-isä). Nämä relaatiot toteuttavat ominaisuuksia seuraavan taulukon mukaisesti. Relaatio refl. irrefl. symm. asymm. trans. sarj. tuttu * * * aviopuoliso * * vanhempi * * * esi-isä * * * * Koska ihminen tuntee itsensä, ja tutut tuntevat toisensa, on T(x, y) refleksiivinen, symmetrinen ja sarjallinen. Aviopuolisot ovat naimisissa toistensa kanssa, eikä kukaan voi olla naimisissa itsensä kanssa, joten N(x, y) on irrefleksiivinen ja symmetrinen. Vanhemmuus on irrefleksiivinen, asymmetrinen (kukaan ei voi olla oma isovanhempansa) ja sarjallinen (kaikilla on vanhemmat). Esi-isä relaatio on kuten vanhemmuus, mutta sen lisäksi myös transitiivinen, koska jos Kalle on Pekan esi-isä, ja Pekka Juhan, niin Kalle on myös Juhan esi-isä. 2. Osoita, että seuraavat lauseet eivät ole päteviä konstruoimalla struktuuri, jossa lause on epätosi (vastamalli). a) x yp(x,y) y xp(x,y) b) x(p(x) Q(x)) xp(x) xq(x) c) x(p(x) R(x)) x(p(x) R(x)) a) OlkoonA = {1,2} ja P A = { 1,1, 2,2 }. Nyt x yp(x,y) pätee (kummallekin alkiolle 1. positiossa löytyy vastine). Toisaalta y xp(x, y) ei päde koska ei ole predikaatin tulkinnassa ei ole sellaista alkiota 2. positiossa, jolle löytyisi parit siten, että molemmat alkiot esiintyisivät 1. positiossa. Näin ollen implikaatio on epätosi.

b) OlkoonA = {1} ja P A = {1},Q A = /0. Nyt implikaation vasen puoli on tosi ja oikea epätosi ja struktuuri näin vastaesimerkki. c) Lauseessa pitäisi saada disjunktio epätodeksi. Tämä edellyttää, että molemmat argumentit ovat epätosia. Koska niiden edessä on negaatio, pitää siis molemmilla puolilla negaatioiden sisällä oleva osuus olla tosi. OlkoonA = {1} ja P A = /0,R A = {1}. Nyt x(p(x) R(x)) on tosi, koska sen vasen puoli on epätosi. Samalla argumentilla x(p(x) R(x)) on tosi. Näiden vaatimusten voidaan ajatella kuvaavan osajoukkorelaatiota. Ensimäisessä tapauksessa P:n tulkinnan tulisi olla R:n tulkinnan osajoukko ja toisessa R:n tulkinnan komplementin osajoukko. Ainoa joukko, joka molemmat vaatimukset täyttää on tyhjä joukko, joka siis on asetettu P:n tulkinnaksi. 3. Muunna seuraavat lauseet konjunktiiviseen normaalimuotoon ja suorita skolemointi. a) y( xp(x,y) zq(y,z)) y( xr(x,y) xq(x,y)). b) x yr(x,y) y xp(x,y). c) x yq(x,y) ( x yp(x,y) x yp(x,y)). d) ( x yp(x,y) x yr(x,y)) x yq(x,y). Muunnettaessa predikaattilogiikan lauseita normaalimuotoihin, tuli noudattaa seuraavaa algoritmia: Poistetaan konnektiivit ja. Negaatiot sisään, kvanttorit ulos. Distribuutiosäännöillä haluttu lopullinen muoto (KNM tai DNM). a) y( xp(x,y) zq(y,z)) y( xr(x,y) xq(x,y)) y( xp(x,y) zq(y,z)) y( xr(x,y) xq(x,y)) y( x P(x,y) zq(y,z)) y( xr(x,y) xq(x,y)) y 1 ( y( x P(x,y) zq(y,z)) ( xr(x,y 1 ) xq(x,y 1 ))) y 1 y 2 (( x P(x,y 2 ) zq(y 2,z)) ( xr(x,y 1 ) xq(x,y 1 ))) y 1 y 2 x 1 x 2 z x 3 (( P(x 1,y 2 ) Q(y 2,z)) (R(x 2,y 1 ) Q(x 3,y 1 )))

Nyt havaitaan, että kvanttoreita sisältämätön osa on konjunktiivisessa normaalimuodossa. Skolemoinnissa uloimmat eksistenssikvanttorit korvataan vakioilla, ja universaalikvanttoreiden sisällä olevat Skolemfunktioilla. Tässä saadaan seuraava lause: y 2 x 1 x 2 z x 3 (( P(x 1,y 2 ) Q(y 2,z)) (R(x 2,c) Q(x 3,c))) c) x yq(x,y) ( x yp(x,y) x yp(x,y)) x yq(x, y) ( x yp(x, y) x y P(x, y)) x yq(x,y) x 1 y 1 x 2 y 2 (P(x 1,y 1 ) P(x 2,y 2 )) x 1 x 3 y 3 y 1 x 2 y 2 (Q(x 3,y 3 ) (P(x 1,y 1 ) P(x 2,y 2 ))) Lause on nyt nk. Prenex-normaalimuodossa, josta voidaan jatkaa konjunktiiviviseen normaalimuotoon. x 1 x 3 y 3 y 1 x 2 y 2 ((Q(x 3,y 3 ) P(x 1,y 1 )) (Q(x 3,y 3 ) P(x 2,y 2 ))) Skolemoinnissa x 1 korvataan vakiolla ja y 3 lausutaan x 3 :n funktiona. x 3 y 1 x 2 y 2 ((Q(x 3, f(x 3 )) P(c,y 1 )) (Q(x 3, f(x 3 )) P(x 2,y 2 ))) 4. Johda muista kvanttorisäännöistä säännöt, joilla kvanttorit x ja x voidaan tuoda allaolevista lausemuodoista ulos siten, että sulkujen sisälle jäävä alikaava säilyy muodoltaan implikaationa. a) xφ(x) ψ b) xφ(x) ψ c) φ xψ(x) d) φ xψ(x) Tehtävässä sovelletaan jo aikaisemmin tutuksi käyneitä normaalimuotosääntöjä. a) xφ(x) ψ xφ(x) ψ x φ(x) ψ x 1 ( φ(x 1 ) ψ) x 1 (φ(x 1 ) ψ)

b) Vastaavasti, xφ(x) ψ x 1 (φ(x 1 ) ψ). c) φ xψ(x) φ xψ(x) x 1 ( φ ψ(x 1 )) x 1 (φ ψ(x 1 )) d) Vastaavasti, φ xψ(x) x 1 (φ ψ(x 1 )). Säännönmukaisuutena voidaan havaita, että mikäli kvantifiointi on implikaation vasemmalla puolella, muuttuu kvanttori. Oikealla puolella se säilyy. 5. Muunna seuraavat lauseet klausuulimuotoon: a) x((p(x) P(a)) (P(x) P(b))), b) y xp(x, y), c) y xg(x,y) ja d) x y z(p(x,z) P(z,y) G(x,y)). a) Lause x((p(x) P(a)) (P(x) P(b))): Eliminoidaan implikaatiot: x(( P(x) P(a)) ( P(x) P(b))). Viedään kvanttorin x sisään: x (( P(x) P(a)) ( P(x) P(b))). Viedään negaatiot lausekkeiden sisään: x((p(x) P(a)) (P(x) P(b))). Tuodaan P(x) ulos: x(p(x) ( P(a) P(b))). Jätetään universaalikvanttorit pois: P(x) ( P(a) P(b)). Muodostetaan klausuuliesitys: {{P(x)}, { P(a), P(b)}}. b) Lause y xp(x, y): Skolemointi: yp( f(y), y). Jätetään universaalikvanttorit pois: P( f(y),y). Muodostetaan klausuuliesitys: {{P( f(y), y)}}. c) Lause y xg(x, y): Viedään kvanttorin y sisään: y xg(x,y). Viedään kvanttorin x sisään: y x G(x,y) Skolemointi: x G(x,c). Jätetään universaalikvanttorit pois: G(x,c). Muodostetaan klausuuliesitys: {{ G(x,c)}}.

d) Lause x y z(p(x,z) P(z,y) G(x,y)): Eliminoidaan implikaatio: x y z( (P(x, z) P(z, y)) G(x, y)). Viedään negaatiot lausekkeen sisään: x y z(( P(x,z) P(z,y)) G(x,y)). Viedään G(x,y) lausekkeen sisään: x y z(( P(x,z) G(x,y)) ( P(z,y) G(x,y))). Skolemointi: y z(( P(c, z) G(c, y)) ( P(z, y) G(c, y))). Skolemointi: y(( P(c, f(y)) G(c,y)) ( P( f(y),y) G(c,y))). Jätetään universaalikvanttorit pois: ( P(c, f(y)) G(c,y)) ( P( f(y),y) G(c,y)). Muodostetaan klausuuliesitys: {{ P(c, f(y)), G(c,y)}, { P( f(y),y), G(c,y)}}.