ЕРБРАНОВИ СТРУКТУРИ И РАЗШИРЕНИ ЕРБРАНОВИ СТРУКТУРИ
Множеството на всички затворени термове ще означаваме
с H и ще го наричаме Ербранов универсум - по името на логика
Жак
Ербран (Jacques Herbrand), който системно е използвал в своята дисертация области, състоящи се от затворени термове. Очевидно H№Ж
точно тогава, когато F0№Ж;
затова в случаите, когато използваме Ербрановия универсум, обикновено ще
изискваме да съществува поне един нулместен функционален символ. За всяко
неотрицателно цяло число n дефинираме изображение jnH
на множеството Fn
в множеството на n-местните операции в H, което
изображение ще наричаме
Ербранова интерпретация на n-местните
функционални символи. А именно, ако cОF0,
то полагаме j0H(c)=c,
а ако fОFn,
където
n>0, то означаваме
с jnH(f)
онази n-местна операция в H, която преобразува произволна
n-орка(T1,T2,...,Tn)
от затворени термове в затворения терм f(T1,T2...,Tn).Ербранова
структура ще наричаме всяка структура с носител Ербрановият универсум
H,
в която за всяко неотрицателно цяло число n интерпретация на n-местните
функционални символи е тяхната Ербранова интерпретация
jnH
(разбира се, такива структури съществуват при H№Ж,
т.е при F0№Ж).
Първа основна лема за ербрановите структури.
Нека
F0№Ж
и нека S е произволна ербранова структура. Тогава TS=T
за всеки затворен терм T.
Доказателство. Ще използваме индукция,
съобразена с индуктивната дефиниция на понятието затворен терм. Ако cОF0,
то cS=j0H(c)=c.
Да предположим сега, че fОFn,
където n>0, и T1,T2,...,Tn
са затворени термове, за които имаме равенствата
T1S=T1,T2S=T2,...,TnS=Tn.
Тогава
f(T1,T2...,Tn)S=jnH(f)(T1S,T2S,...,TnS)=jnH(f)(T1,T2,...,Tn)=f(T1,T2...,Tn).
ї
Следствие 1. При предположенията на горната
лема всеки два различни затворени терма (ако съществуват такива) имат различни
стойности в S.
Забележка 1. Уговорката, добавена в скоби
в горното следствие, е по повод на това, че би могло да се случи при n>0
да няма n-местни функционални символи и същевременно
множеството
F0 да се
състои точно от един елемент - очевидно в такъв случай споменатият единствен
елемент на F0 би бил
и единственият затворен терм (това е всъщност случаят, когато Ербрановият
универсум се състои само от един елемент).
Следствие 2. Нека S е произволна ербранова
структура и нека в S за произволно неотрицателно цяло число n
интерпретацията на n-местните предикатни символи да
бъде pn. Тогава
при n>0, pОPn
и (T1,T2,...,Tn)ОHn,
за да бъде вярна в S атомарната формула p(T1,T2...,Tn),
необходимо и достатъчно е да е в сила равенството pn(p)(T1,T2,...,Tn)=1.
Забележка 2. Разбира се за произволна структура
S
(не непременно ербранова) с интерпретация p0
на нулместните предикатни символи може да се твърди (въз основа на съответните
дефиниции), че ако pОP0,
то
p е затворена атомарна формула и за да бъде тя вярна в S,
необходимо и достатъчно е да е в сила равенството p0(p)=1.
Втора основна лема за ербрановите структури.
Нека
F0№Ж
и нека е дадено едно множество M от затворени атомарни формули.
Тогава съществува точно една ербранова структура S със свойството,
че в
S са верни онези и само онези затворени атомарни формули, които
принадлежат
на
M.
Доказателство. Нека S е произволна
ербранова структура. За произволно неотрицателно цяло число n да
означим с pn
интерпретацията на n-местните предикатни символи в тази структура.
От следствие 2 и забележка 2 е ясно, че структурата
S
ще има изказаното в лемата свойство точно тогава, когато са изпълнени следните
две условия: а) приn>0 и pОPn
равенството
pn(p)(T1,T2,...,Tn)=1
е в сила за онези и само за онези (T1,T2,...,Tn)
от Hn, за които съответната атомарна
формула p(T1,T2...,Tn)
принадлежи на множеството M; б) равенството p0(p)=1
е в сила точно за онези и само за онези p от P0,
които принадлежат на M. Лесно е да се види обаче, че съществува
точно една ербранова структура S, за която са изпълнени условията
а) и б). Действително, дефиницията за ербранова структура
определя еднозначно носителя на структурата и интерпретациите на функционалните
символи, а пък условията а) и б) определят еднозначно интерпретациите
на предикатните символи. ї
Ще направим аналогични разглеждания, работейки
с произволни термове, а не само със затворени. Множеството на всички термове
ще наричаме разширен Ербранов универсум и ще го означаваме с Hў
(това множество със сигурност не е празно). За всяко неотрицателно цяло
число n дефинираме изображение jnHў
на множеството Fn
в множеството на n-местните операции в Hў,
което изображение ще наричаме разширена Ербранова интерпретация на n-местните
функционални символи. Дефиницията е аналогична на дефиницията на изображението
jnH
- разликата е в това, че при n>0 става дума за произволни
термове, а не само за затворени. Ще наричаме разширена ербранова структура
всяка
структура с носител разширения Ербранов универсум
Hў,
в която за всяко неотрицателно цяло число n интерпретация на n-местните
функционални символи е тяхната разширена Ербранова интерпретация
jnHў.
Под Ербранова оценка на променливите ще разбираме тъждественото
изображение на множеството
X в себе си.
Първа основна лема за разширените ербранови
структури.
Нека S е произволна разширена ербранова структура,
а v е Ербрановата оценка на променливите. Тогава
TS,v=T
за всеки терм T.
Доказателство. Ще използваме индукция,
съобразена с индуктивната дефиниция на понятието терм. Ако cОF0,
то cS=j0Hў(c)=c.
Ако XОX, то XS,v=v(X)=X.
Да предположим сега, че fОFn,
където n>0, и T1,T2,...,Tn
са термове, за които имаме равенствата
T1S,v=T1,T2S,v=T2,...,TnS,v=Tn.
Тогава
f(T1,T2...,Tn)S,v=jnHў(f)(T1S,v,T2S,v,...,TnS,v)=jnHў(f)(T1,T2,...,Tn)=f(T1,T2...,Tn).
ї
Следствие 3. При предположението на горната
лема всеки два различни терма имат различни стойности в S при оценката
v.
Следствие 4. Нека S е произволна разширена
ербранова структура, нека v е Ербрановата оценка на променливите
и нека в S за произволно неотрицателно цяло число n интерпретацията
на n-местните предикатни символи да бъде pn.
Тогава при n>0, pОPn
и (T1,T2,...,Tn)ОHўn,
за да бъде вярна в S при оценката v атомарната формула p(T1,T2...,Tn),
необходимо и достатъчно е да е в сила равенството pn(p)(T1,T2,...,Tn)=1.
Втора основна лема за разширените ербранови структури.
Нека
е дадено едно множество M от атомарни формули. Тогава съществува
точно една разширена ербранова структура S със свойството, че в
S
при Ербрановата оценка на променливите са верни онези и само онези атомарни
формули, които принадлежат на M.
Доказателство. Нека S е произволна
разширена ербранова структура. Да означим с v Ербрановата оценка
на променливите, а за произволно неотрицателно цяло число n да означим
с pn интерпретацията
на n-местните предикатни символи в тази структура.
От следствие 4 и забележка 2 е ясно, че структурата
S
ще има изказаното в лемата свойство точно тогава, когато са изпълнени следните
две условия: а) приn>0 и pОPn
равенството
pn(p)(T1,T2,...,Tn)=1
е в сила за онези и само за онези (T1,T2,...,Tn)
от Hўn,
за които съответната атомарна формула p(T1,T2...,Tn)
принадлежи на множеството M; б) равенството p0(p)=1
е в сила за онези и само за онези p от P0,
които принадлежат на M. Лесно е да се види обаче, че съществува
точно една разширена ербранова структура S, за която са изпълнени
условията а) и б). Действително, дефиницията за разширена
ербранова структура определя еднозначно носителя на структурата и интерпретациите
на функционалните символи, а пък условията а) и б) определят
еднозначно интерпретациите на предикатните символи. ї
Последно изменение: 16.05.2000 г.