6谓词自然推理.ppt

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1、6.1 概 述 用现代逻辑的形式方法研究词项逻辑。在命题自然推理系统的基础上，添加关于量词的规则，就可以判定变项为词项的那种推理的有效性。性质命题的符号化 单称命题 延安是革命圣地 李白不是逻辑学家 现代逻辑认为，单称命题与全称命题是完全不同的两类命题，不能象传统逻辑那样，把单称归入全称个体词：个体词：表示个体的语词，指称一个一个对象。个体词的符号包括：个体常项和个体变项。个体常项表示一个确定的个体，如“延安”；个体变项表示不确定的个体，如“某个事物”，意为有那样的个体但不能确认具体是哪个。个体词 表示个体的语词指示代词人称代词摹状词专名确定的个体常项 a，b，c，a1不确定的个体变项 x，y

2、，z，x1谓词：谓词：表示性质或关系的语词。说明一个个体词的谓词叫一元谓词，它表示性质；表示关系的叫二元或三元以至n元谓词。一元谓词用E、F、G、H，E1等表示。谓词公式谓词公式：a延安，E=是革命圣地，b李白，F是逻辑学家（F不是逻辑学家），Ea延安是革命圣地，Fb李白不是逻辑学家。单称命题的命题函项单称命题的命题函项：Fx，Fx是命题函项，Fa，Fb却是命题，但Fx中的x可以代入个体常项，因此，任何单称命题都是Fx，Fx的实例。全称命题 个体变项的域是所有事物的集合。因此，个体变项x代表的是一个个体事物。有两种形式应严格区分。1）主项是事物本身的：主项是事物本身的：“万物有生死”意为，对任

3、何一个事物而言（x），该事物有生死 （x）Fx （F有生死，x的域为事物）2）主项是其他普通名词的：主项是其他普通名词的：“所有团员是青年”若将它翻译为（x）Fx 则意为“任一事物是团员”，因此，x不能直接代表“团员”。我们首先得规定x 是“团员”，即我们所说的x指“团员”，所以，正确的表达是：对于任一事物，如果它是团员，则它是青年，这就有 (x)(SxPx)否定式是 (x)(SxPx)注意，全称命题的主项也是谓词，整个命题是一个蕴涵式，其特例才是（x）Fx，即主词直接指的是事物本身，而不是事物的一个子类。不过，如果我们对变项的域加以限制，如，x的域为“团员”，则（x）Fx 也可表示“所有团员

4、是青年”。但是，每翻译一个具体的语句，我们就得对x的域作一次不同的限制，不太方便，因此，x的域一般仍取事物。特称命题同样，有两种语句的翻译应加以区分。1）主项为事物主项为事物 如，“有些事物是有害的”，“有些事物是无有害的”，即存在一个事物（(x)），该事物是有害的；存在一个事物，该事物是无害的 (x)Fx (x)Fx 2）主项为其他普遍名词主项为其他普遍名词 “有些学生是男性”，不是 (x)Sx ，该公式 意为“有事物是男性”或“存在是男性的东西”。原语句的意思是，至少存在一个事物，它既是学生，又是男性，因此形式是 (x)(SxPx)否定式 (x)(SxPx)A：(x)(SxPx)E：(x)

5、(Sx Px)I：(x)(SxPx)O：(x)(Sx Px)A、E、I、O的谓词公式是 量词的辖域、约束变项和自由变项量词的辖域量词的辖域 量词以及紧接该量词的最短公式，如 (x)MxNx (x)（FxGxy）最短公式 最 短 公 式在量词辖域中的所有和量词里的变项相同的变项都受此量词的约束，因此就有自由变项与约束变项的区别。自由变项自由变项 即不受量词约束的变项。1）一个变项不在某个量词的辖域内，如Nx 中的x；2）一个虽在辖域内，但与量词里的变项不同的变项，如，第二个公式中的y。约束变项约束变项 在量词辖域内的，与量词里变项相同的变项，如，Mx中的x，第二个公式中的x。可见，一个变项是约束

6、的还是自由的取决于两个条件：在辖域内且与量词相同的变项。只含约束变项，不含自由变项的公式是命题，否则是命题函项。要使一个命题函项，如 Fx，成为命题，需：1）以适当的词项（个体常项）代替自由变项；2）加上量词使其成为约束变项，(x)Fx 。对当关系的变化 在谓词逻辑中，性质命题的结构分析有一些不同于传统逻辑的分析。特别是，这种分析基于命题逻辑。因为，全称命题成了一个蕴涵式，特称命题成了合取式。矛盾关系仍成立矛盾关系仍成立：例如，否定(x)(SxPx)，即(x)(SxPx),它等于(x)(SxPx),即(x)(Sx Px)，这就是E假等值于I真反对关系、下反对关系和差等关系只有假定反对关系、下反

7、对关系和差等关系只有假定Sx真真即预设主项存在才成立：即预设主项存在才成立：A与E不同真，预设Sx，再假定(x)(SxPx)和(x)(SxPx)同真，则可得出既有Px，又有Px，即，既是P又不是P的事物，矛盾，故AE不同真。I O不同假，因为(x)(SxPx)假，根据矛盾关系，它等于(x)(SxPx)，根据反对关系（预设Sx），(x)(SxPx)假；再据矛盾关系，(x)(SxPx)即O真。差等关系也需预设主项存在。因为一蕴涵式真，推不出其前后件均真。在预设主项存在的情况下，即有Sx，再加上(x)(SxPx)，就可得出（肯定前件式推理）(x)(SxPx)，即由A推出I。自然语言命题符号化 将自然

8、语言命题翻译为一谓词公式时，用到的符号是5个基本真值联结词和全称量词、存在量词、谓词、个体词。区分可翻译与不可翻译的成分 如，“在巴塞罗那奥运会上，某球赛赛场的所有观众是中国人或美国人”其中的“在巴塞罗那奥运会上”是不可翻译的成分。分析量词 对“所有观众是中国人或美国人”，要析出全称量词(x)。该命题意为：对任一事物（x）而言，如果该事物是巴塞罗那奥运会上的某球赛赛场的观众，则该事物或是中国人，或是美国人 对“如果所有的牛是食草动物，那么，有些动物是食草动物”，要析出全称量词(x)和存在量词(x)分析谓词 凡是不直接表示事物本身的普遍语词，都要析为谓词。如，“在巴塞罗那奥运会上，某球赛赛场的所

9、有观众是中国人或美国人”，其中要析出谓词“观众”、“中国人”、“美国人”。同样的谓词用同样的谓词符号。分析联结词 “如果所有的牛是食草动物，那么，有些动物是食草动物”，“在巴塞罗那奥运会上，某球赛赛场的所有观众是中国人或美国人”，分别要析出 联结词“如果，那么（）”、“或（）”。有时“和”不一定是合取，要根据实际含义选择。弹琴和舞剑是他的爱好 V弹琴 C舞剑 G他的爱好若翻译为(x)(VxCx)Gx）意思成了“既弹琴又舞剑是他的爱好”即“一边弹琴一边舞剑是他的爱好”不符合原意。原意实际是“弹琴是他的爱好，且舞剑也是他的爱好”(x)(VxGx）(x)(Cx Gx）(x)(（Vx Cx）Gx）即“

10、无论弹琴还是舞剑都是他的爱好”选用不同的个体变项符号 当涉及到两类对象时，某些情况下有必要选用不同的个体变项符号，以区别属于不同类的个体对象。“人人有父亲”S人 F是父亲 Fyxy是x的父亲原句意为：对任一事物，如果该事物是人，那么，存在一个事物，使得该事物是人，且该事物是前一事物的父亲。(x)(Sx(y)(SyFyx)这里，前一类“人”用x，作为x的父亲的这一类“人”用了y。否则，都用x 的话，会得出荒谬的翻译 (x)(Sx(x)(SxFxx)其意为“人人有父亲”（但这个“人”和其“父亲”是同一个人），因此成了“人人是自己的父亲”个体变项都翻译为约束变项 一个意见，如果是正确的，则它就会得到

11、支持 F意见 正确的G 得到支持B应是(x)(（Fx Gx）Bx)而不是 (x)（Fx Gx）Bx后者的意思是：一个意见，如果正确，那么，某个事物就得到支持，因为后面的x未受约束，不指意见，而是不确定的事物。一个有问题的例析 教科书p212 如果游泳这块金牌被中国选手夺得，那么，人人都会高兴 a游泳这块金牌 C中国选手 夺得B M人 G高兴首先翻译出联结词 游泳这块金牌被中国选手夺得人人都会高兴 “被中国选手夺得”意为“被某个中国选手夺得”而不是 “被每一个中国选手夺得”，因此，有“存在一个x，x是中国选手，x夺得游泳这块金牌”即“存在一个x，x是中国选手，游泳这块金牌被他夺得”，全句的前件为

12、 (x)(CxBxa)后件是 (x)(MxGx)（用y也可）整句是 (x)(CxBxa)(x)(MxGx)教科书的错误在于将个体常项“游泳这块金牌”翻译为一个谓词。“x是这块游泳金牌”的说法是不对的。6.2 量化理论 量化规则 谓词自然推理所运用的推理规则是在命题逻辑10条规则的基础上，再加上关于量词的规则（量词添加规则和量词消去规则）。全称例示规则（全称量词消去 U.I.）如果某类中的每一个体（x）都具有某性质（），那么，任取该类中的某一个体（），它也具有某性质（）。(x)x或(x)Fx Fa所有的事物变化的所以，延安是变化的所有哲学家是思想家所有逻辑家是哲学家所以，所有逻辑家是思想家1.(

13、x)(Mx Px)P2.(x)(Sx Mx)P/(x)(Sx Px)3.Ma Pa 1,4.Sa Ma 2,5.Sa AP6.Ma 4,5-7.Pa 3,6-8.SaPa 5,7+9.(x)(Sx Px)8,+全称概括规则（全称量词引入 U.G.）如果在某类中任意选取的一个体（y）具有某性质（），那么，该类中的任一个体（x），也具有某性质（）。y(x)x Fa(x)Fx或这条规则有一个重要的限制：y是任意选取的个体。也就是说，给一个公式添加全称量词有一个条件，即个体变项 y 是不带标记的。什么是不带标记的？即一个原来受全称量词约束的个体变项，在消去全称量词后，它在形式上不受量词约束了，但实际上

14、，我们的头脑中仍记得它们原来是受全称量词约束的，这样的个体称为不带标记的，它是任意选取的个体。一个变项是否可用全称概括，就看它是否从去掉全称量词得来。1.(x)(Mx Px)P2.(x)(Sx Mx)P/(x)(Sx Px)3.Ma Pa 1,4.Sa Ma 2,5.Sa AP6.Ma 4,5-7.Pa 3,6-8.SaPa 5,7+9.(x)(Sx Px)8,+M动物 S海绵 P新陈代谢 教科书p215例证明中的第5步错误，10条命题逻辑证明规则中无“假言三段论；p216例2证明中的第5步错误，证明规则中无“否定后件”。误用+规则的例子重庆很大，所以一切东西都很大。a重庆 L很大1.La P

15、/(x)Lx 2.(x)Lx 1,+错误 a 并不是从去掉全称量词得来的并非一切东西都是甜的，所以，一切东西都是不甜的 甜的E 1.(x)Ex P/(x)Ex 2.Ea AP3.(x)Ex 2,+4.(x)Ex(x)Ex 1,3,+5.Ea 2,4,+6.(x)Ex 5,+证明思路 结论不是蕴涵、析取时，用反证法，即假设结论的矛盾命题，进而推出矛盾，则假设假，欲证结论得证。错误 a不是从去掉全称量词得来的 存在概括规则（存在量词引入+E.G.）任一个体（）有某性质（），当然就存在一个体（x）有性质（）。（x）x Fa（x）Fx或延安是城市所以，有事物是城市这条规则有一个限制：由消除存在量词得到

16、的公式中，用来表示个体词的符号，不得与推理序列中前面已出现过的个体符号相同。此外，a 不是任意一个个体常项，而是某个个体常项，但究竟是哪一个，并不确定。存在例示规则（存在量词消去 E.I.）（x）x （x）Fx Fa或1.(x)(Bx Ix)P2.(x)(Bx Ix)P/(x)(Ix Ix)3.(Ba Ia)1,-4.(Ba Ia)2,-5.Ia 3,_6.Ia 4,_7.Ia Ia 5,6,+8.(x)(Ix Ix)7,+矛盾！有些书是有趣味的书，有些书是没趣味的书所以，有些有趣味的书是没趣味的书 为了保证遵守规则的限制，在遇到有全称命题和存在命题去掉量词的时候，先运用规则，再运用规则。P2

17、17例所有的牛是食草动物，有些动物是牛，所以，有些动物是食草动物牛O 食草动物G 动物A1.(x)(Ox Gx)P2.(x)(Ax Ox)P/(x)(Ax Gx)3.Aa Oa 2,4.Oa Ga 1,5.Aa 3,_6.Oa 3,_7.Ga 4,6,-8.Aa Ga 5,7,+9.(x)(Ax Gx)8,+对当关系分析 反对关系：反对关系：(x)(SxPx)(x)(SxPx)1.(x)(Sx Px)P/(x)(Sx Px)2.Sa Pa 1,3.(x)(Sx Px)AP4.Sa Pa 3,5.Sa AP6.Pa 2,5,-7.Pa 4,5,-8.Pa Pa 6,7,+9.(x)(Sx Px)

18、3,8,+注意，第5步的假设Sa在证明终结时，并没有被消去，说明结论的得出依赖这一假设。考虑到预设主项 Sa 的证明，即将 Sa 作为一个前提1.(x)(Sx Px)P 2.Sa P（预设）/(x)(Sx Px)3.Sa Pa 1,4.Pa 2,3,-5.(x)(Sx Px)AP6.Sa Pa 5,7.Pa 2,6,-8.Pa Pa 4,7,+9.(x)(Sx Px)5,8,+谓词推理的形式推演 谓词推理的一般步骤1.翻译 将前提和结论写为谓词公式(x)(Sx Px)P/(x)(SxPx)2.根据量词消去规则去掉前提中的量词 运用 和3.根据命题逻辑自然演绎方法进行推演 运用10条规则 得出与

19、量词公式结相仿的无量词命题 如，要得的结论是(x)(SxPx)，先得到 SaPa 4.根据量词引入规则，给结论添加量词 运用+和+所有健康长寿的人都坚持锻炼，张三没坚持锻炼，所以，张三不是健康长寿的人 健康长寿的人H 坚持锻炼A 张三a 1.(x)(HxAx)P 2.Aa P/Ha 3.Ha Aa 1,4.Ha AP 5.Aa 3,4,-6.Aa Aa 2,5,+7.Ha 4,6,+教科书p219例1证明有误例2 没有一个大量吸烟的人是健康的所有大量吸烟的人都不是健康的有些大量吸烟的人营养很好，所以，有些营养很好的人不健康大量吸烟的人S健康的H营养很好的人N1.(x)(Sx Hx)P2.(x)

20、(Sx Nx)P/(x)(Nx Hx)3.Sa Na 2,4.Sa Ha 1,5.Sa 3,_ 6.Na 3,_ 7.Ha 4,5,-8.Na Ha 6,7,+9.(x)(Nx Hx)9,+例3 芙蓉花是可以吃的只有食物才是可以吃的食物是可以吃的而且可以吃的都是食物而凡食物都是有营养的所以，所有的芙蓉花都是有营养的芙蓉花F可以吃的E食物S有营养的N1.(x)(FxEx)P2.(x)(ExSx)P3.(x)(SxNx)P/(x)(FxNx)4.Fa Ea 1,5.Ea Sa 2,6.Sa Na 3,7.Fa AP8.Ea 4,7,-9.Sa 5,8,-10.Na 6,9,-11.Fa Na 7,

21、10,+12.(x)(FxNx)11,+教科书p220例3证明有误命题逻辑自然演绎的10条规则中无假言三段论的推理规则(x)(ExSx)(x)(SxEx)1.(x)(Px(Dx Ux)P2.(x)(Px Sx)P/(x)(SxDx)3.Pa Sa 2,4.Pa(Da Ua)1,5.Pa 3,_ 6.Sa 3,_ 7.Da Ua 4,5,-8.Da 7,_ 9.Sa Da 6,8,+10.(x)(Nx Hx)9,+例4 毒药既危险又有用有些毒药是裹着糖衣的所以，有些裹着糖衣的东西是危险的毒药P危险D有用U裹着糖衣的东西S 包含量词的逻辑真理教科书p222-223 （一）至（四）是根据矛盾关系得出

22、的等值式(x)Fx (x)Fx 所有x是F 等值于 并非有x不是F(x)Fx (x)Fx 并非所有x是F 等值于 有x不是F(x)Fx (x)Fx 所有x不是F 等值于 并非有x是F(x)Fx (x)Fx 并非所有x不是F 等值于 有x是F （五）是对的分配与提取（(x)Fx (x)Gx）(x)（FxGx）（六）是对的提取 （(x)Fx (x)Gx）(x)（FxGx）（七）是对的分配 (x)（Fx Gx）（(x)Fx (x)Gx）（八）是对的提取与分配 (x)（Fx Gx）(x)Fx (x)Gx（九）是对的移置律 (x)（Q Fx）(Q (x)Fx）（十）是对的移置律 (x)（Q Fx）（Q

23、(x)Fx）（十一）是量词转换律 (x)（Fx Q）(x)Fx Q）（十二）是量词转换律 (x)（Fx Q）（(x)Fx Q）一个谓词至少涉及两个个体词，也就是关系推理。6.2 多元谓词自然推理 关系命题的符号化 谓词A,B,C 等；个体常项a，b，c 等；个体变项x，y，z 等。两个特定事物之间的关系R ab R ba 张三打李四 李四被张三打 一个主词是普通名词，因而带量词，关系命题有4种(x)(SxRxa)S=对手(x)(SxRax)a张三(x)(SxRxa)R 打败(x)(SxRax)所有对手打败张三 张三被所有对手打败张三打败所有对手 所有对手被张三打败有的对手打败张三 张三被有的对

24、手打败张三打败有的对手 有的对手被张三打败若将个体域限定为“对手”类（即x,y表示“对手”）上述形式可简化为 (x)Rxa (x)Rax (x)Rxa (x)Rax 主词都是普通名词，形式有8种 T参观者 G展品 H欣赏(x)(Tx(y)(Gy Hxy)所有参观者欣赏所有展品(x)(Tx(y)(Gy Hxy)所有参观者欣赏有的展品(x)(Tx(y)(Gy Hxy)有的参观者欣赏所有展品(x)(Tx(y)(Gy Hxy)有的参观者欣赏有的展品(y)(Gy(x)(Tx Hxy)所有展品被所有参观者欣赏(y)(Gy(x)(Tx Hxy)所有展品被有的参观者欣赏(y)(Gy(x)(Tx Hxy)有的展

25、品被所有参观者欣赏(y)(Gy(x)(Tx Hxy)有的展品被有的参观者欣赏主动式被动式若限定个体域，即x参观者 y展品 上述形式就简化为 (x)(y)Hxy (x)(y)Hxy (x)(y)Hxy (x)(y)Hxy 主动式 (y)(x)Hxy (y)(x)Hxy (y)(x)Hxy (y)(x)Hxy 被动式 否定关系命题R ab R ba 张三未打李四 李四未被张三打(x)(Sx Rax)张三未打败所有对手(x)(Tx(y)(Gy Hxy)所有参观者不欣赏有的展品(x)(Tx(y)(Gy Hxy)有些非参观者不欣赏有的展品 主词为事物本身的关系命题每一事物吸引每一事物 (x)(y)Rxy

26、 (y)(x)Hxy 每一事物吸引有的事物 (x)(y)Rxy (y)(x)Hxy 有的事物吸引每一事物 (x)(y)Rxy (y)(x)Hxy 有的事物吸引有的事物 (x)(y)Rxy (y)(x)Hxy 被动式 隐含关系a 被难住了 意为存在另一个对象b，它难住了a S难住 Sba 所有的人被难住了 (y)(Ny (x)(Mx Syx)关系推理 利用命题逻辑的10条规则与4条量词规则就可分析这类推理。注意，在运用+、+、时，要用相同的个体变项代替公式中被代替的变项的一切出现，如 (x)(Tx(y)(Gy Hxy)在消除全称量词时，用怎样的常项代入，需看前提和结论。若用a代x，得 (Ta(y

27、)(Gy Hay)在引入量词时，也以个体变项代某个常项的一切出现。在进行关系推理时，要用到关系的性质。不同类型的关系可用相应的谓词公式表达 对称关系：(x)(y)(Rxy Ryx)反对称关系：(x)(y)(Rxy Ryx)传递关系：(x)(y)(z)(RxyRyz)Rxz)反传递关系：(x)(y)(z)(RxyRyz)Rxz)P226.例(1)黄绿和蓝红一样重，蓝红和白碧一样重，（一样重关系是传递的）所以，黄绿和白碧一样重黄绿h 蓝红l白碧b 一样重W1.Whl 2.Wlb 3.(x)(y)(z)(WxyWyz)Wxz)/Whb4.Whl Wlb Whb 3,5.Whl Wlb 1,2,+6.

28、Whb 4,5,-P226.例(2)杜工部写了三吏与三别，杜工部是杜甫，杜甫是诗人，所以，一位诗人写了三吏与三别杜工部g 三吏与三别s杜甫d 诗人P1.Wgs 2.gd（Wgs Wds）3.Pd /(x)(PxWxs)4.Wds 1,2,-5.PdWds 3,4,+6.(x)(PxWxs)5,+P227.例(3)杨柳佩服柳青凡佩服柳青的人都佩服黄绿杨柳只佩服德才兼备的人所以，黄绿是德才兼备的人杨柳y 柳青i黄绿h 佩服A 德才兼备的人D1.Ayi2.(x)(AxiAxh)3.(x)(AyxDx)(x)(DxAyx)/Dh4.AyiAyh 2,5.(x)(AyxDx)3,_ 6.AyhDh 5,

29、7.Ayh 1,4,-8.Dh 6,7,-.杨柳只佩服德才兼备的人杨柳佩服德才兼备的人德才兼备的人都是杨柳佩服的人为证明简便，将个体域限定为“人”本章本章概要概要：一个谓词公式包括个体常项或变项、联结词、谓词和量词。量词的辖域是一个量词以及紧接该量词的最短公式。个体变项有自由变项和约束变项之分。在谓词自然演绎系统中，传统对当关系除了矛盾关系外，需预设主项存在，其他关系才能成立。自然语言的翻译要用到基本真值联结词、量词、谓词和个体词。谓词自然演绎系统在命题自然演绎10条规则的基础上，再添加4条关于量词的规则，即全称量词消去、全称量词引入、存在量词消去和存在量词引入。其中全称量词引入和存在量词消去规则的使用有若干限制。谓词推理的形式推演，即是将谓词公式转化为不带量词的公式，利用命题逻辑系统的规则，推出与要得结论相仿的公式，再利用量词规则添加上量词。