МЕТОД НА БЕТ ЗА ИЗСЛЕДВАНЕ НА ТЪЖДЕСТВЕНА ВЯРНОСТ НА СЕКВЕНЦИИ

    Да предположим, че е дадена една затворена секвенция Γ-:Δ. Някои множества, съставени от по най-много две затворени секвенции, ще наречем редукти на Γ-:Δ, като на всяко от тях ще съпоставим неотрицателно цяло число, наречено ранг. Дефиницията се състои от следните точки, като се подразбира, че Γ-:Δ няма други редукти, освен изрично посочените:

    Една затворена секвенция има редукт точно тогава, когато тя не е семантична таблица. И наистина, нека Γ-:Δ е дадена затворена секвенция. Ясно е, че ако Γ-:Δ има някакъв редукт, то Γ-:Δ не е семантична таблица, защото ще бъде нарушено ST-условието, съответно на RD-точката, по която се получава въпросният редукт. Обратно, ако Γ-:Δ не е семантична таблица, то поне едно от ST-условията е нарушено и секвенцията Γ-:Δ ще има редукт съгласно съответната RT-точка (в случая, когато е нарушено условието ST( -: ), използуваме, че константите, участващи в Γ-:Δ, са само краен брой, докато всичките константи са безбройно много).

    Разбира се, когато секвенцията Γ-:Δ има редукт, измежду нейните редукти ще има поне един с най-малък ранг; такъв редукт на Γ-:Δ ще наричаме неин каноничен редукт.

    В следващия пример и в другите по-нататък ще предполагаме, че всички функционални символи са константи.

    Пример 1. Да разгледаме секвенцията

x¬(p(x)&q(x)) -: ¬x p(x).
Лесно се вижда, че неин единствен каноничен редукт е множеството с единствен елемент секвенцията
x¬(p(x)&q(x)), x p(x) -: ¬x p(x),
на която пък единствен каноничен редукт е множеството с единствен елемент
x¬(p(x)&q(x)), x p(x), p(α) -: ¬x p(x).
Единственият редукт на последната секвенция е множеството с единствен елемент секвенцията
x¬(p(x)&q(x)), x p(x), p(α), ¬(p(α)&q(α)) -: ¬x p(x),
която от своя страна също има единствен редукт  -  множеството с единствен елемент секвенцията
x¬(p(x)&q(x)), xp(x),p(α), ¬(p(α)&q(α) ) -: ¬x p(x), p(α)&q(α).
Тя също има единствен редукт, но той се състои от два елемента  -  секвенциите
x¬(p(x)&q(x)), x p(x), p(α), ¬(p(α)&q(α)) -: ¬x p(x), p(α)&q(α), p(α),
x¬(p(x)&q(x)), x p(x), p(α), ¬(p(α)&q(α)) -: ¬x p(x), p(α)&q(α), q(α).
Единствен редукт на първата от тях е празното множество, а втората е семантична таблица.

    Да означим с G0 формалната система, която се получава при ограничаване на системата G чрез използване само на затворени термове, формули и секвенции, чрез отпадане на правилата за дизюнкция и за квантор за съществуване и чрез следното изменение на правилото -: ): вместо променлива η, която да не е свободна променлива на секвенцията под чертата, се използва константа, която не участва във въпросната секвенция (разбира се субституциите, които заместват променливи с константи и по-общо със затворени термове, са приложими винаги). Лесно се проверява, че и след това изменение прилагането на споменатото правило запазва тъждествената вярност на секвенциите.

    От дефиницията на понятието редукт се виждат следните свойства:

    Лема 1. Елементите на всеки редукт на дадена затворена секвенция Γ-:Δ са затворени секвенции, строго разширяващи Γ-:Δ.

    Лема 2. Всяка затворена секвенция с празен редукт е аксиома на системата G0, а всяка затворена секвенция с непразен редукт може да се получи от неговите елементи по някое от правилата за извод на тази система.

    Сега ще пренесем понятията редукт и каноничен редукт върху множества от затворени секвенции. Нека M е множество от затворени секвенции. Редукт на M ще наричаме множество от секвенции, получено като за всяка секвенция от M се избере по един неин редукт и след това се образува обединението на така избраните редукти. Аналогично дефинираме какво е каноничен редукт на M -  това е множество от секвенции, получено като за всяка секвенция от M се избере по един неин каноничен редукт и след това се образува обединението на така избраните редукти. Ясно е, че за да има множеството M поне един редукт, необходимо и достатъчно е всяка секвенция от M да има поне един редукт, т.е.никой елемент на M да не е семантична таблица. Оттук следва, че ако M има редукт, то M има и каноничен редукт. Отбелязваме още, че ако M е крайно, то редуктите на M са също крайни.

    Като използуваме въведените понятия, ще опишем метода на Бет за изследване на тъждествена вярност на секвенции. Той се състои в следното: когато е дадена една затворена секвенция Γ° -: Δ°, образуваме последователно крайни множества R0, R1, R2, от затворени секвенции, където R0 е ° -: Δ°}, R1 е каноничен редукт на R0, R2 е каноничен редукт на R1 и т.н., докато евентуално стигнем до такова множество Rn , което е празно или съдържа като елемент някоя семантична таблица. Последователното образуване на множества R0, R1, R2 и т.н. по описания начин ще наричаме редукционен процес за секвенцията Γ° -: Δ°. Ако в хода на този процес се достигне до празно Rn, прави се заключение, че секвенцията Γ° -: Δ° е тъждествено вярна, а ако се достигне до Rn, съдържащо като елемент някоя семантична таблица, прави се заключение, че секвенцията Γ° -: Δ° не е тъждествено вярна. Ако редукционният процес продължава безкрайно без да възникне никой от споменатите два случая, също може да се твърди, че въпросната секвенция не е тъждествено вярна (коректността на такова заключение, както и на заключенията, споменати в предходното изречение, ще бъде доказана по-нататък).

    Пример 2. Пример 1 по същество показва как може да се приложи методът на Бет към секвенцията x¬(p(x)&q(x)) -: ¬x p(x). Вижда се, че в този случай множествата R1, R2, R3, R4 са едноелементни  -  техните единствени елементи са съответно споменатата секвенция и следващите четири секвенции в примера. Множеството R5 има за елементи двете последни секвенции от примера. Тъй като едната от тях е семантична таблица, редукционният процес завършва с R5 и заключението е, че дадената секвенция не е тъждествено вярна.

    Пример 3. Да приложим метода на Бет към същата секвенция както в горния пример, но с добавена формула x¬q(x) в дясната страна. В този случай редукционният процес може да протече например така:

Заключението е, че секвенцията x¬(p(x)&q(x)) -: ¬x p(x), x¬q(x) е тъждествено вярна.

    Пример 4. Да приложим метода на Бет към секвенцията x¬y p(x,y) -: . Имаме следното, където α1, α2, α3 са различни помежду си константи, различни от α:

В този случай редукционният процес продължава безкрайно и можем да заключим, че секвенцията x¬y p(x,y) -:  не е тъждествено вярна (както видяхме след доказателството на лемата на Бет, фактът, че тази секвенция не е общовалидна, може да се установи по-просто с помощта на примера, разгледан във въпроса "Семантични таблици. Лема на Бет").

    Не представлява трудност да покажем, че при завършващ редукционен процес заключенията, получени по метода на Бет, са винаги коректни. Първо отбелязваме едно помощно твърдение, което се доказва индуктивно с помощта на лема 1.

    Лема 3. Нека Γ° -: Δ° е дадена затворена секвенция и нека R0, R1,R2 е редицата от множества, която възниква при някое протичане на редукционния процес за тази секвенция. Тогава всяка секвенция, която принадлежи на член на споменатата редица, представлява разширение на секвенцията Γ° -: Δ°.

    Теорема за коректност на метода на Бет при завършващ редукционен процес. Нека Γ° -: Δ° е дадена затворена секвенция и нека R0, R1, R2 е редицата от множества, която възниква при някое протичане на редукционния процес за тази секвенция. Тогава:

    а) ако някой член на редицата R0, R1, R2 е празното множество, то секвенцията Γ° -: Δ° е изводима в системата G0 и следователно е тъждествено вярна;

    б) ако някой член на споменатата редица съдържа като елемент семантична таблица, то съществува структура, в която Γ° -: Δ° не е вярна.

    Доказателство. Да предположим най-напред, че за дадено n множеството Rn е празно. Тогава n не е 0 и от лема 2 е ясно, че всички секвенции от множеството Rn1 са аксиоми на G0. Следователно всички секвенции от Rn1 са изводими в G0. Използвайки същата лема, виждаме, че всеки път, когато за дадено положително цяло число m, по-малко от n, всички секвенции от множеството Rm са изводими в системата G0, в нея са изводими и всички секвенции от множеството Rm1. Това позволява чрез индукция отгоре надолу да покажем, че при m<n всички секвенции от множеството Rm са изводими в системата G0. Оттук при m=0 получаваме, че секвенцията Γ° -: Δ° е изводима в G0. По такъв начин твърдението а) е доказано.

    Да разгледаме сега случая, когато за дадено n множеството Rn съдържа като елемент някоя семантична таблица Γ-:Δ. Според лема 3 секвенцията Γ-:Δ е разширение на Γ° -: Δ°, а според лемата на Бет съществува семантична структура, в която Γ-:Δ не е вярна. Ясно е, че в същата семантична структура ще бъде невярна и секвенцията Γ° -: Δ°. 

 

Последно изменение във файла:  21 ноември 2005 г.