2. M : T kevät 2007 Laskennallisen logiikan jatkokurssi Laskuharjoitus 11 Ratkaisut 1. M :

Samankaltaiset tiedostot
T Kevät 2003 Logiikka tietotekniikassa: erityiskysymyksiä I Laskuharjoitus 11 Ratkaisut

Taulun avoimista haaroista saadaan kelvolliset lausejoukot

T kevät 2007 Laskennallisen logiikan jatkokurssi Laskuharjoitus 1 Ratkaisut

Mallintarkastus. Mallin generointi. Esimerkki mallin SMV-kuvauksesta. Tila-avaruuden symbolinen esitys (I)

T Kevät 2005 Logiikka tietotekniikassa: erityiskysymyksiä I Kertausta Ratkaisut

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

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

T Kevät 2009 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 2 (lauselogiikka )

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

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

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

Dynaaminen ohjelmointi ja vaikutuskaaviot

Kirjoita käyttäen propositiosymboleita, konnektiiveja ja sulkeita propositiologiikan lauseiksi:

Mapu I Laskuharjoitus 2, tehtävä 1. Derivoidaan molemmat puolet, aloitetaan vasemmasta puolesta. Muistetaan että:

Näytetään nyt relaatioon liittyvien ekvivalenssiluokkien olevan verkon G lohkojen särmäjoukkoja. Olkoon siis f verkon G jokin särmä.

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

Taulumenetelmä modaalilogiikalle K

isomeerejä yhteensä yhdeksän kappaletta.

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

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

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

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

58131 Tietorakenteet ja algoritmit (kevät 2014) Uusinta- ja erilliskoe, , vastauksia

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

Johdatus logiikkaan I Harjoitus 4 Vihjeet

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

Matematiikan tukikurssi: kurssikerta 10

Datatähti 2019 loppu

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

Graafit ja verkot. Joukko solmuja ja joukko järjestämättömiä solmupareja. eli haaroja. Joukko solmuja ja joukko järjestettyjä solmupareja eli kaaria

Tietorakenteet, esimerkkivastauksia viikon 12 laskareihin

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)

Algoritmit 1. Luento 7 Ti Timo Männikkö

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

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

Algoritmit 1. Luento 13 Ti Timo Männikkö

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

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

b) Olkoon G vähintään kaksi solmua sisältävä puu. Sallitaan verkon G olevan

= 5! 2 2!3! = = 10. Edelleen tästä joukosta voidaan valita kolme särmää yhteensä = 10! 3 3!7! = = 120

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Yhteenveto, osa I

Induktiotodistus: Tapaus n = 0 selvä; ol. väite pätee kun n < m.

Äärellisten mallien teoria

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

Matematiikan tukikurssi: kurssikerta 12

Sarjoja ja analyyttisiä funktioita

Äärellisten mallien teoria

1 Logiikkaa. 1.1 Logiikan symbolit

Luku 5. Löwenheimin ja Skolemin lause. kompaktisuuslause. Tässä luvussa tutustumme tärkeimpiin täydellisyyslauseen (ja sen todistuksen) seurauksiin.

Tehtävä 10 : 1. Tehtävä 10 : 2

TIEA241 Automaatit ja kieliopit, syksy Antti-Juhani Kaijanaho. 16. marraskuuta 2015

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

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 2 / vko 9

Algebra I Matematiikan ja tilastotieteen laitos Ratkaisuehdotuksia harjoituksiin 6 (8 sivua) OT. 1. a) Määritä seuraavat summat:

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

f (t) + t 2 f(t) = 0 f (t) f(t) = t2 d dt ln f(t) = t2, josta viimeisestä yhtälöstä saadaan integroimalla puolittain

Algoritmit 2. Luento 6 To Timo Männikkö

TIEA241 Automaatit ja kieliopit, kesä Antti-Juhani Kaijanaho. 29. toukokuuta 2013

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

Harjoitus 3 ( )

MS-A0401 Diskreetin matematiikan perusteet Yhteenveto, osa I

Johdatus graafiteoriaan

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

T Syksy 2006 Tietojenkäsittelyteorian perusteet T Harjoitus 7 Demonstraatiotehtävien ratkaisut

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

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

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

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

Algoritmit 2. Luento 11 Ti Timo Männikkö

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

Laskennan mallit (syksy 2010) Harjoitus 8, ratkaisuja

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

811120P Diskreetit rakenteet

Derivointiesimerkkejä 2

Näin ollen saadaan tulos rad(g) diam(g). Toisaalta huomataan, että verkon G kaikilla solmuilla x ja y pätee kolmioepäyhtälön nojalla havainto

1. Logiikan ja joukko-opin alkeet

Graafin 3-värittyvyyden tutkinta T Graafiteoria, projektityö (eksakti algoritmi), kevät 2005

Matematiikan tukikurssi

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

T Rinnakkaiset ja hajautetut digitaaliset järjestelmät Aikalogiikka

Tehtävä 4 : 2. b a+1 (mod 3)

Yhtälöryhmät 1/6 Sisältö ESITIEDOT: yhtälöt

Äärellisten mallien teoria

1 Lukujen jaollisuudesta

Algoritmit 1. Luento 9 Ti Timo Männikkö

9 Matriisit. 9.1 Matriisien laskutoimituksia

Johdatus verkkoteoriaan 4. luento

S BAB ABA A aas bba B bbs c

Silmukkaoptimoinnista

Algoritmit 1. Demot Timo Männikkö

Tietorakenteet, esimerkkivastauksia viikon 12 laskareihin

Matematiikan tukikurssi

Predikaattilogiikan malli-teoreettinen semantiikka

πx) luvuille n N. Valitaan lisäksi x = m,

LOGIIKKA johdantoa

Algoritmit 2. Luento 10 To Timo Männikkö

7 Vapaus. 7.1 Vapauden määritelmä

Bisimulaatio modaalilogiikassa

Alkuarvot ja tyyppimuunnokset (1/5) Alkuarvot ja tyyppimuunnokset (2/5) Alkuarvot ja tyyppimuunnokset (3/5)

Harjoitus 3 ( )

Transkriptio:

T-79.5101 kevät 2007 Laskennallisen logiikan jatkokurssi Laskuharjoitus 11 Ratkaisut 2. M : a 1. M : a c b, e b f,r c e a) M,a = A(U), sillä (esim.) (a,b,,,,...) on tilasta a alkava täysi polku, joka ei kulje sellaisen tilan s S kautta, jolle pätisi M,s =. b) Mallin F-reiluja polkuja ovat kaikki ne täyet polut, jotka kaikille lauseille ϕ F sisältävät äärettömän monta tilaa s S siten, että M,s = ϕ. Koska F = {R}, rajoitutaan siis tarkastelemaan sellaisia polkuja, jotka sisältävät äärettömän monta tilaa s S, joille M,s = R. Koska {s S M,s = R} = {f}, seuraa, että kaikkien mallin F-reilujen polkujen tulee kulkea äärettömän monta kertaa tilan f kautta. Koska tiloista c ja ei ole yhteyttä tilaan f, mikään F-reilu polku ei voi kulkea näien tilojen kautta. Siten mallin jokainen F- reilu polku on muotoa (a,b, e,...,e, f,a, b, e,...,e,f, a,b, e,...,e,f,...) }{{}}{{}}{{} n1 kpl n2 kpl n3 kpl missä n 1,n 2,n 3,... ovat (äärellisiä) positiivisia kokonaislukuja. Koska erityisesti n 1 on äärellinen ja M,a =, M,b =, M, e = sekä M,f =, seuraa, että M,a = F A(U) pätee. c) M,a = EG, sillä (a,b, e,e, e,...), on tilasta a alkava täysi polku, jonka jokaisessa tilassa s {a, b, e} pätee M, s =. ) Huomataan, että c-kohan polku on mallin ainoa tilasta a alkava täysi polku, jonka kaikissa tiloissa lause pätee. Tämä polku ei kuitenkaan ole F-reilu, sillä se ei kulje kertaakaan tilan f kautta. Siten M,a = F EG. 1 Järjestetään lauseen AXE ( ( )U( ) ) alilauseet järjestykseen, jonka avulla alilauseien totuusarvo mallin eri tiloissa voiaan määrittää vaiheittain aiemmin käsiteltyjen alilauseien totuusarvojen perusteella, kunnes saaaan lopulta selville koko lauseen totuusarvo mallin eri tiloissa. Alilauseet voiaan käsitellä esimerkiksi järjestyksessä,,,,e ( ( )U( ) ),AXE ( ( )U( ) ). Lauseien ja totuusarvot saaaan suoraan valuaatiosta v. Lasketaan alilauseen totuusarvot mallin eri tiloissa: Alilause :,, a, c b,, e a, c b,,, e Lasketaan alilauseen E ( ( )U( ) ) totuusarvot luentokalvoissa esitetyn CheckEU-algoritmin avulla. Aloitetaan siis tilajoukosta, jossa alilause on tosi ({b}) ja merkitään E ( ( )U( ) ) toeksi tilassa b. Kerätään tämän jälkeen kaikki ne tilat s S, joille s,b R ja M,s = (ja joihin lause E ( ( )U( ) ) 2

ei ole vielä merkitty toeksi). Saaaan {, e}, jonka kaikkiin tiloihin merkitään lause E ( ( )U( ) ) toeksi. Toistetaan nyt menettely tilajoukon tilojen ja e eeltäjille ja eelleen niien eeltäjille niin kauan, kunnes tulosjoukko ei enää kasva. Koko algoritmin suoritus voiaan siis esittää seuraavasti: 1 {b} {b} {,e} 2 {b,, e} {, e} {c} 3 {b,c,, e} {c} Alilause E ( ( )U( ) ) pätee siis tiloissa E ( ( )U( ) ) a E ( ( )U( ) ) c b E ( ( )U( ) ) e E ( ( )U( ) ) Lasketaan viimein lauseen AXE ( ( )U( ) ) totuusarvot keräämällä kaikki ne mallin tilat, joien kaikille R-relaation seuraajatiloille pätee E ( ( )U( ) ). Lopputulos on siten AXE ( ( )U( ) ) a AXE ( ( )U( ) ) c b AXE ( ( )U( ) ) e AXE ( ( )U( ) ) 3 3. M : a b c e, Esitetään lause ensin EU- ja EG-operaattoreien avulla: AG ( A(EFUAF) ) AG ( A(E(U)U EG ) ) AG ( E ( ( EG )U( E(U) EG ) ) EG EG ) AG ( E ( (EG )U( E(U) EG ) ) EGEG ) EF ( E ( (EG )U( E(U) EG ) ) EGEG ) E ( U ( E ( (EG )U( E(U) EG ) ) EGEG )) Järjestetään alilauseet sopivaan laskentajärjestykseen, esim.,,, EG, EGEG, EGEG, E(U), E(U), E(U) EG, E ( (EG )U( E(U) EG ) ), E ( (EG )U( E(U) EG ) ), E ( (EG )U( E(U) EG ) ) EGEG, E ( (EG )U( E(U) EG ) ) EGEG, ( E ( (EG )U( E(U) EG ) ) EGEG ), E ( U ( E ( (EG )U( E(U) EG ) ) EGEG )), E ( U ( E ( (EG )U( E(U) EG ) ) EGEG )) Koska pätee tiloissa a ja c, niin pätee tiloissa {b,,e}. Nyt lauseen EG totuusarvo voiaan laskea luentokalvoilla esitetyn CheckEG-algoritmin avulla. Muoostetaan siis ensin mallin M rajoittuma M niihin tiloihin, joissa pätee:, b e Etsitään seuraavaksi mallin M ei-triviaalit vahvasti kytketyt komponentit 1 ja merkitään lause EG toeksi kaikissa näihin komponentteihin kuuluvissa tiloissa. Kerätään sitten (samalla tavoin kuin 1 Yleisesti: Mallin M = S, R, v tilojen ei-tyhjä osajoukko C S on M:n eitriviaali vahvasti kytketty komponentti, jos mitkä tahansa kaksi tilaa x, y C ovat M:ssä saavutettavissa toisistaan joitakin vähintään yhen R:n kaaren sisältäviä polkuja pitkin, eikä ole olemassa tiloja z C, w S \ C siten, että z ja w olisivat saavutettavissa M:ssä toisistaan tällaisia polkuja pitkin. 4

CheckEU-algoritmissa) vaiheittain kaikki ne tilat, jotka ovat jonkin näihin komponentteihin kuuluvan tilan eeltäjiä mallissa M, merkitään lause toeksi myös näissä tiloissa ja toistetaan tarkastelu kaikille näille tiloille niin kauan, kunnes ei enää saaa uusia tiloja, joissa lause ei jo olisi tosi. Ainoa M :n ei-triviaali vahvasti kytketty komponentti on {b,}. Koska tila e ei ole kummankaan tilan eeltäjä M :ssa, CheckEG-algoritmi pysähtyy heti ensimmäisen kierroksen jälkeen: On siis saatu tulos 1 {b, } {b, },,EG,,EG a, b c, e, Lasketaan seuraavaksi lauseen EGEG totuusarvot käyttämällä uuelleen CheckEG-algoritmia. Muoostetaan siis mallin M rajoittuma M niihin tiloihin, joissa EG pätee:,,eg,,eg Ainoa mallin M ei-triviaali vahvasti kytketty komponentti on {b,}. CheckEG-algoritmi pysähtyy jälleen ensimmäisen kierroksen jälkeen: b 1 {b, } {b, } Lause EGEG pätee siis tiloissa b ja, jolloin sen negaatio pätee tiloissa 5,,EG,,EG a,, EGEG b c,, EGEG e,, EGEG Alilauseen E(U) totuusarvo voiaan laskea CheckEU-algoritmin avulla: 1 {a, c} {a,c} {e} 2 {a,c, e} {e} {} 3 {a, c,, e} {} {b} 4 {a,b, c,, e} {b} Lause E(U) pätee kaikissa mallin M tiloissa, joten lauseen negaatio E(U) ei päe missään mallin tilassa. Tästä seuraa, ettei myöskään konjunktio E(U) EG toteuu missään mallin tilassa. Sovelletaan sitten uuelleen CheckEU-algoritmia lauseeseen E ( (EG )U( E(U) EG ) ). Algoritmi päättyy heti, sillä eellisen perusteella jo algoritmin lähtö on tyhjä. 1 Lause E ( (EG )U( E(U) EG ) ) pätee nyt mallin kaikissa tiloissa. Koska aiemmin toettiin, että lause EGEG toteutuu tilajoukossa {a,c, e}, saaaan konjunktiolle tulos ϕ = E ( (EG )U( E(U) EG ) ) EGEG a ϕ b c 6 e,ϕ ϕ

(Yllä ssa kuviossa on tiloihin merkitty enää vain ne alilauseet, joien totuusarvoja tarvitaan vielä jäljellä olevien alilauseien totuusarvojen laskemiseksi.) Alilause ϕ: a ϕ, ϕ b a b c E ( U ( ϕ) ) e E ( U ( ϕ) ) c,ϕ, ϕ ϕ e ϕ, ϕ Alilause ( ϕ): a ( ϕ) b c e Lasketaan lauseen E ( U ( ϕ) ) totuusarvot CheckEU-algoritmilla: 1 {b} {b} {a,} 2 {a,b, } {a, } a E ( U ( ϕ) ) E ( U ( ϕ) ) E ( U ( ϕ) ) b c e Lopputulokseksi saaaan viimein 7 8

T-79.5101 kevät 2007 Laskennallisen logiikan jatkokurssi Laskuharjoitus 12 Ratkaisut 1. M :, Lauseen X( U) sulkeuma: a b c CL ( X( U) ) = { X( U), X( U), U,X ( U), ( U),,, X ( U),, } Muoostetaan atomit. Koska v(a, ) = v(a, ) = false, saaaan tilan a perusteella taulu U ( U) X( U) X ( U) X( U) X ( U) Taulun avoimista haaroista saaaan kelvolliset lausejoukot K 1 = {,,, U,X( U), X ( U) } K 2 = {,,, ( U), X( U),X ( U) } Tilasta a ja näistä lausejoukoista saaaan siten atomit (a,k 1 ) ja (a,k 2 ). (Lausejoukot K 1 ja K 2 ovat siis suurimmat maholliset CL ( X( U) ) :n ristiriiattomat 1 osajoukot, jotka ovat yhtäpitäviä 1 Lausejoukko K on ristiriitainen, jos ϕ, ϕ K jollekin lauseelle ϕ. atomilauseien valuaation kanssa tilassa a: minkä tahansa lauseen ϕ CL ( X( U) ) \ K i lisääminen joukkoon K i, i {1, 2}, tekisi lausejoukon ristiriitaiseksi.) Koska atomilauseilla ja on tilassa c sama valuaatio kuin tilassa a, tilan c perusteella saaaan atomit (c,k 1 ) ja (c,k 2 ). Muoostetaan taulu tilan b atomilauseien valuaation perusteella: U X( U) X( U) X( U) X ( U) X ( U) Taulun avoimista haaroista saaaan lausejoukot ( U) X( U) K 3 = {,,, U,X( U), X ( U) } K 4 = {,,, U, X( U),X ( U) } Tilan b perusteella saaaan siis atomit (b,k 3 ) ja (b,k 4 ). Muoostetaan vielä taulu tilan suhteen: U X( U) Nyt saaaan lausejoukot ( U) X( U) X( U) X ( U) X ( U) X( U) X ( U) K 5 = {,,, ( U),X( U), X ( U) } K 6 = {,,, ( U), X( U),X ( U) } (lausejoukko K 6 saaaan kahesta taulun avoimesta haarasta). Tilan perusteella saaaan siis atomit (,K 5 ) ja (,K 6 ). 1 2

Muoostetaan graafi G = (N, E), jonka solmujen joukko N koostuu kaikista eellä määritetyistä atomeista, ts. N = { (a,k 1 ),(a,k 2 ), (b,k 3 ), (b,k 4 ), (c,k 1 ), (c,k 2 ), (,K 5 ), (,K 6 ) } ja jonka kaaret toteuttavat seuraavan ehon: atomista (s, K) on kaari atomiin (s,k ), jos ja vain, jos (a) s,s R (mallissa M) ja (b) kaikille K:n muotoa Xϕ oleville lauseille pätee ϕ K. Jälkimmäisen ehon tarkistamiseksi voiaan ensin muoostaa K i - joukkojen välille yhteensopivuusrelaatio, joka voiaan esittää taulukkona seuraavasti: K 1 K 2 K 3 K 4 K 5 K 6 K 1 K 2 K 3 K 4 K 5 K 6 Taulukon i:nnen rivin j:nnessä sarakkeessa on rasti, jos ja vain, jos kaikille lauseille Xϕ K i pätee ϕ K j : esimerkiksi pari (K 1,K 3 ) toteuttaa ehon, koska X( U) K 1 on K 1 :n ainoa muotoa Xϕ lause ja U K 3. Ehot (a) ja (b) voiaan nyt tarkistaa relaation R ja yllä n taulukon avulla. Esimerkiksi atomista (b,k 3 ) voisi relaatiota R koskevan ehon { (a) perusteella olla kaari mihin tahansa atomeista (a,k1 ), (a,k 2 ), (,K 5 ), (,K 6 ) } ; koska K-joukkojen välinen ehto ei kuitenkaan yllä n taulukon perusteella päe pareille (K 3,K 2 ), (K 3,K 5 ) ja (K 3,K 6 ), jäljelle jää ainoastaan kaari (b,k 3 ), (a,k 1 ). Graafiksi G saaaan (c,k 2 ) (c, K 1 ) (a,k 1 ) (, K 5 ) (,K 6 ) (b, K 3) (b,k 4) (a,k 2) 3 Lauseen EX( U) toteutuvuuen määrittämiseksi tilassa a tutkitaan, onko graafissa G polkua, joka alkaa jostakin atomista (a, K) (K {K 1,...,K 6 }) siten, että lause X( U) kuuluu joukkoon K, ja polku johtaa johonkin itsetoteutuvaan ei-triviaaliin vahvasti kytkettyyn komponenttiin. (Vahvasti kytketty komponentti C N on itsetoteutuva, jos kaikkien atomien (s, K) C kaikille joukkoon K kuuluville muotoa ϕuψ oleville lauseille on olemassa atomi (s,k ) C siten, että ψ K.) Graafin G ainoa ei-triviaali vahvasti kytketty komponentti on C = { (a,k1 ), (a,k 2 ), (b,k 3 ), (b,k 4 ), (c,k 2 ), (, K 5 ), (,K 6 ) }. Tämä komponentti on myös itsetoteutuva, sillä ainoa C:n solmuissa esiintyvä muotoa ϕuψ lause on U, ja C sisältää esim. atomin (b,k 3 ), jolle pätee K 3. Nähään, että komponentti C on saavutettavissa esimerkiksi atomista (a,k 1 ) (koska (a,k 1 ) C)). Koska X( U) K 1, seuraa, että M, a = EX( U) pätee. 2. M: a b c M,a = AFG pätee, jos ja vain, jos M,a = E FG pätee, jos ja vain, jos M,a = E FG. Tutkitaan siis, päteekö M, a = E FG. Kirjoitetaan lause FG käyttämällä ainoastaan X- ja U- temporaalikonnektiiveja: FG F F F (U ) ( U (U ) ) Lauseen ( U (U ) ) sulkeuma: CL ( ( U (U ) )) = { ( U (U ) ), U (U ),, (U ),X ( U (U ) ),, U, X ( U (U ) ),, X(U ),X ( U (U ) ),, X(U ), X ( U (U ) ), X (U ), X (U ) } 4

Muoostetaan atomit. Koska v(a, ) = false, saaaan tilan a perusteella taulu jossa haara T 1 on (U ) U (U ) T1 T2 X(U ) U (U ) ą U (U ) ć X ą U (U ) ć X ą U (U ) ć X(U ) X(U ) X (U ) ja haara T 2 on (U ) X (U ) X(U ) U X (U ) U X ą U (U ) ć X ą U (U ) ć X(U ) X(U ) X (U ) U (U ) ą U (U ) ć X ą U (U ) ć X ą U (U ) ć U U X ą U (U ) ć X ą U (U ) ć X (U ) Taulun avoimien haarojen perusteella saaaan nyt lausejoukot K 1 = {,, U, U (U ),X ( U (U ) ), X ( U (U ) ),X(U ), X (U ) } K 2 = {,, U, U (U ),X ( U (U ) ), X ( U (U ) ), X(U ),X (U ) } K 3 = {,, U, ( U (U ) ), X ( U (U ) ), X ( U (U ) ),X(U ), X (U ) } K 4 = {,, U, ( U (U ) ), X ( U (U ) ), X ( U (U ) ), X(U ),X (U ) } 5 K 5 = {,, U,X(U ), X (U ), U (U ), X ( U (U ) ), X ( U (U ) )} K 6 = {,, U,X(U ), X (U ), ( U (U ) ), X ( U (U ) ),X ( U (U ) )} Näin saaaan atomit (a,k 1 ), (a,k 2 ), (a,k 3 ), (a,k 4 ), (a,k 5 ) ja (a,k 6 ). Koska v(b, ) = v(c,) = true, tilojen b:n ja c:n perusteella saaaan taulu jossa haara T 3 on (U ) ja haara T 4 on U (U ) X(U ) T3 X (U ) X(U ) U (U ) ą U (U ) ć X ą U (U ) ć X ą U (U ) ć X (U ) U U (U ) ą ć ą ć (U ) X U (U ) X U (U ) X U (U ) X U (U ) X U (U ) X U (U ) 6 T4 U X ą U (U ) ć X ą U (U ) ć U ą U (U ) ć U X ą U (U ) ć

Näin saaaan lausejoukot K 7 = {,, U,X(U ), X (U ), U (U ), X ( U (U ) ), X ( U (U ) )} K 8 = {,, U,X(U ), X (U ), ( U (U ) ), X ( U (U ) ),X ( U (U ) )} K 9 = {,, (U ), X(U ),X (U ), U (U ), X ( U (U ) ), X ( U (U ) )} K 10 = {,, (U ), X(U ),X (U ), U (U ), X ( U (U ) ),X ( U (U ) )} (lausejoukko K 9 saaaan taulun kahesta haarasta). Näin saaaan atomit (b,k 7 ), (b,k 8 ), (b,k 9 ), (b,k 10 ) sekä (c,k 7 ), (c,k 8 ), (c,k 9 ) ja (c,k 10 ). K-joukkojen välinen yhteensopivuusrelaatio on nyt seuraava: K 1 K 2 K 3 K 4 K 5 K 6 K 7 K 8 K 9 K 10 K 1 K 2 K 3 K 4 K 5 K 6 K 7 K 8 K 9 K 10 Graafi G: (a,k 1 ) (b,k 7 ) (a,k 2 ) (a,k 5 ) (c,k 7 ) (b,k 9) (c,k 9) (b,k 10 ) (c,k 10 ) (a,k 3) (a,k 4 ) (a,k 6 ) (b,k 8) (c,k 8 ) G:n ei-triviaalit vahvasti kytketyt komponentit ovat C 1 = { (a, K 1 ), (a,k 5 ) } C 2 = { (a, K 3 ), (a,k 6 ) } C 3 = { (b, K 7),(c,K 7) } C 4 = { (b, K 8 ),(c,k 8 ) } C 5 = { (b, K 9),(c,K 9) } Näistä komponenteista C 2 ja C 5 ovat itsetoteutuvia. On siis tutkittava, onko jompikumpi näistä komponenteista saavutettavissa jostakin graafin solmusta (a, K), missä ( U (U ) ) K. Koska lause ( U (U ) ) kuuluu esimerkiksi joukkoon K 6 ja C 2 on saavutettavissa solmusta (a,k 6 ) (koska (a,k 6 ) C 2 ), seuraa, että M,a = E FG pätee. Siten M, a = AFG ei päe mallissa M. 7 8

T-79.5101 kevät 2007 Laskennallisen logiikan jatkokurssi Laskuharjoitus 13 Ratkaisut 1. Aloitetaan lauseen negaatiosta ( ( ( AXA(U) )) ) A(U). Muunnetaan lause positiiviseen normaalimuotoon: ( ( AXA(U) )) A(U) ( ( AXA(U) )) E( B) Muoostetaan taulu. Aloitetaan OR-solmusta {( D 0 = ( AXA(U) )) } E( B), jonka AND-seuraajat ovat {( C 0 = ( AXA(U) )) E( B), ( AXA(U) ),E( B), },, EXE( B), {( C 1 = ( AXA(U) )) E( B), ( AXA(U) ),E( B), },, EXE( B), EXE( B) {( C 2 = ( AXA(U) )) E( B), ( AXA(U) ),E( B), AXA(U),,AXA(U),, } EXE( B), {( C 3 = ( AXA(U) )) E( B), ( AXA(U) ),E( B), AXA(U),,AXA(U),, } EXE( B), EXE( B) 1 Solmut C 0, C 1 ja C 2 voiaan karsia pois, koska ne sisältävät jonkin lauseen ja sen negaation. (Ristiriitaisten AND-solmujen karsintasääntöjä voiaan siis työmäärän vähentämiseksi soveltaa jo AND-solmuja muoostettaessa; voiaan osoittaa, että millään solmulla, joka saataisiin eelleen generoimalla täyellisesti kaikki solmujen C 0, C 1 tai C 2 OR-seuraajat, näien AND-seuraajat jne., ei ole merkitystä tutkittavana n lauseen toteutuvuustarkistuksen kannalta lopullisessa taulussa. Tämä johtuu siitä, että mikään näin syntyvistä solmuista ei sisällä tutkittavana a lausetta, eikä mikään jostakin muusta ANDsolmusta lähtevä tulevaisuuspolku voi kulkea ristiriitaisen AND-solmun kautta.) Koska solmu C 3 sisältää lauseet AXA(U) ja EXE( B), solmulle C 3 saaaan OR-seuraaja D 1 = { A(U),E( B) }. D 1 :n AND-seuraajat: C 4 = D 1 {,, EXE( B), } C 5 = D 1 {,, EXE( B),EXE( B) } C 6 = D 1 { AXA(U),,AXA(U),, EXE( B), } C 7 = D 1 { AXA(U),,AXA(U),, EXE( B),EXE( B) } Koska solmut C 4, C 5 ja C 6 ovat ristiriitaisia, ne voiaan karsia pois. Jäljelle jää solmu C 7, jolle saaaan OR-seuraaja { A(U),E( B) } = D 1. AND-solmu C 7 karsitaan pois, sillä tämä solmu sisältää tulevaisuuslauseen A(U), joka ei toteuu solmussa. Tämä johtuu siitä, että taulusta ei voia erottaa solmusta C 7 lähtevää luentokalvoissa esitetyt ehot täyttävää asyklistä aligraafia, jonka kaikki lehtisolmut sisältäisivät lauseen, ja lause olisi mukana kaikissa muissa aligraafin AND-solmuissa. Solmun C 7 poistamisen jälkeen voiaan karsintasääntöjen perusteella poistaa järjestyksessä solmut D 1, C 3 ja D 0. Koska jäljelle jäävässä taulussa ei ole yhtään AND-solmua, joka sisältäisi lauseen ( ( AXA(U) )) E( B), seuraa, että lause on toteutumaton. Siten lauseen negaatio (alkuperäinen lause) on pätevä. 2

2. Muunnetaan lause ensin positiiviseen normaalimuotoon. GF GF GF GF FG GF Korvataan sitten lauseessa esiintyvät LTL:n konnektiivit F ja G CTL:n konnektiiveilla AF ja AG, jolloin saaaan CTL-lause AFAG AGAF. Tämä CTL-lause on toteutuva, jos ja vain, jos alkuperäinen LTL-lause on toteutuva. Tutkitaan siis taulumenetelmällä, onko CTL-lause toteutuva. Taulun juurena on OR-solmu D 0 :n AND-seuraajat: D 0 = {AFAG AGAF }. C 0 = { AFAG AGAF,AFAG,AG,,AXAG } C 1 = { AFAG AGAF,AFAG,AXAFAG } C 2 = { AFAG AGAF,AGAF,AF, AXAGAF, } C 3 = { AFAG AGAF,AGAF,AF, AXAGAF,AXAF } C 0 :n OR-seuraaja: D 1 = {AG } C 1 :n OR-seuraaja: D 2 = {AFAG } C 2 :n OR-seuraaja: D 3 = {AGAF } C 3 :n OR-seuraaja: D 4 = {AGAF,AF } D 1 :n AND-seuraaja: C 4 = {AG,,AXAG } D 2 :n AND-seuraajat: D 3 :n AND-seuraajat: C 5 = {AFAG,AG,,AXAG } C 6 = {AFAG,AXAFAG } C 7 = {AGAF,AF,AXAGAF, } C 8 = {AGAF,AF,AXAGAF,AXAF } 3 D 4 :n AND-seuraajat: C 9 = {AGAF,AF,AXAGAF, } = C 7 C 10 = {AGAF,AF,AXAGAF,AXAF } = C 8 C 4 :n OR-seuraaja: D 5 = {AG } = D 1 C 5 :n OR-seuraaja: D 6 = {AG } = D 1 C 6 :n OR-seuraaja: D 7 = {AFAG } = D 2 C 7 :n OR-seuraaja: D 8 = {AGAF } = D 3 C 8 :n OR-seuraaja: D 9 = {AGAF,AF } = D 4 Huomaa, että mikään yllä syntyvistä AND-solmuista ei ole ristiriitainen, joten solmujen karsinta ristiriitaisuuen perusteella ei tässä tehtävässä ole mahollista. Alustava taulu T 0 : C0 D1 C4 C5 D0 C1 C2 C3 D2 C6 Koska solmu C 4 ei sisällä keskenään ristiriitaisia lauseita eikä myöskään yhtään tulevaisuuslausetta, solmu C 4 jää myös lopulliseen tauluun. Tällöin OR-solmulle D 1 jää tauluun seuraaja, joten solmua D 1 ei myöskään karsita. Kaikki solmun C 0 seuraajat jäävät siis myös lopulliseen tauluun. Solmua C 0 ei karsita, koska se ei sisällä keskenään ristiriitaisia lauseita ja koska sen kaikki tulevaisuuslauseet (tässä tapauksessa vain yksi, AFAG ) toteutuvat alustavassa taulussa. 4 D3 C7 C8 D4

Seuraa, että T 0 :sta saatava lopullinen taulu sisältää AND-solmun C 0, joka sisältää lauseen AFAG AGAF. Toetaan, että tämä CTL-lause on toteutuva. Solmujen C 0 ja C 4 avulla voiaan nyt muoostaa CTL-lauseelle malli C 0 C 4 Koska CTL-lause AFAG AGAF on toteutuva, seuraa, että myös LTL-lause FG GF GF GF on toteutuva. 5