Съдържание 
 

СЕМАНТИКА НА ФОРМУЛИТЕ

      Нека  S = (Σ,D,I)  е дадена структура. За всички понятия, зависещи от избора на сигнатура, ще считаме, че се отнасят за сигнатурата Σ (в частност формулите на предикатното смятане, с които се занимаваме, ще бъдат при тази сигнатура). За всяка формула на предикатното смятане ще дефинираме нейна стойност в структурата S при произволна оценка на променливите в тази структура, като въпросната стойност ще бъде някое от числата 0 и 1. Ще разглеждаме една формула като вярна в случаите, когато нейната стойност е 1.

      За случая на атомарна формула дефиницията е следната (коректността й произтича от еднозначния прочит на атомарните формули):

      Нека v е коя да е оценка на променливите в S. Ако φ е нулместен предикатен символ, то под φS,v ще разбираме интерпретацията φS на въпросния предикатен символ, а ако φ е думата π(τ1,,τm), където m е положително цяло число, π e m-местен предикатен символ и τ1, , τm са термове, то полагаме  φS,v = πS1S,v, , τmS,v).  Когато една атомарна формула има стойност 1 в структурата S при оценката v, ще казваме, че тази формула е вярна в S при оценката v.

      Пример 1. Нека структурата S е както в пример 3 от текста Сигнатури и структури. Ако φ е формулата (1) от текста Формули на предикатното смятане, то за всяка оценка v в S имаме

φS,v = positiveS(xS,v) = positiveS(v(x)),
следователно (1) е вярна в S точно за онези оценки v, за които  v(x) > 0.  Ако φ е формулата (2) от същия текст, то за всяка оценка v в S имаме
φS,v = positiveS(difference(difference(x,x),x))S,v) = positiveS(v(x)),
следователно (2) е вярна в S точно за онези оценки v, за които  v(x) < 0.

      Дадената по-горе дефиниция ще разпространим за произволни формули чрез индукция, съобразена с дефиницията на понятието формула. В случаите на генерализация и екзистенциализация при това разпространяване ще използваме следното понятие за модифициране на оценки: ако v е оценка в S на променливите, ξ е променлива и d е елемент на D, ще наричаме модификация на v за ξ чрез d и ще означаваме с vd] онази оценка в S, която съпоставя на ξ елемента d, а за всички други променливи съвпада с v. Самата индукция, за която стана дума, ще осъществим с помощта на следните равенства:

(¬φ)S,v = 1φS,v(φ&ψ)S,v = min{φS,vS,v}(φψ)S,v = max{φS,vS,v},
(ξφ)S,v = min{φS,vd]  dD},  (ξφ)S,v = max{φS,vd]  dD}
(коректността на получената по този начин дефиниция следва от еднозначния прочит на формулите, от факта, че при изваждане от числото 1 на някое от числата 0 и 1 се получава другото от тях, и от обстоятелството, че множествата, които се срещат в горните равенства, винаги ще се състоят от по едно или две измежду числата 0 и 1 и поради това винаги ще имат най-малък и най-голям елемент, който е пак измежду тези числа).

      И за произволна формула φ при наличие на равенството φS,v = 1 за дадена оценка v в S ще казваме, че φ е вярна в S при оценката v. Равенствата, чрез които осъществихме индукцията, осигуряват валидността на следните твърдения при всеки избор на оценка v в S, на формули φ, ψ и на променлива ξ: 
      1. Отрицанието на φ е вярно в S при оценката v точно тогава, когато φ не е вярна в S при оценката v. 
      2. Конюнкцията на φ и ψ е вярна в S при оценката v точно тогава, когато всяка от формулите φ и ψ е вярна в S при оценката v. 
      3. Дизюнкцията на φ и ψ е вярна в S при оценката v точно тогава, когато някоя от формулите φ и ψ е вярна в S при оценката v. 
      4. Генерализацията на φ относно ξ е вярна в S при оценката v точно тогава, когато φ е вярна в S при оценката vd] за всеки елемент d на множеството D. 
      5. Екзистенциализацията на φ относно ξ е вярна в S при оценката v точно тогава, когато φ е вярна в S при оценката vd] за някой елемент d на множеството D.

      Тези твърдения показват, че дефинираната тук семантика на неатомарните формули е в съгласие с интуитивната им семантика, произтичаща от техния прочит и от семантиката на атомарните формули.

      Пример 2. Нека структурата S е както в пример 3 от текста Сигнатури и структури. С помощта на твърденията 15 ще изследваме кога са верни неатомарните формули (3)(11) от споменатия текст:

Формулата (3) не е вярна в S при никоя оценка, а формулата (5) е вярна в S при всяка оценка.
Нека v е произволна оценка в S. Бидейки конюнкция на формулите (1) и (2), формулата (3) е вярна в S при оценката v точно тогава, когато всяка от формулите (1) и (2) е вярна в S при оценката v, т.е. точно тогава, когато числото v(x) удовлетворява невъзможното изискване да е едновременно положително и отрицателно. Значи формулата (3) със сигурност е невярна в S при оценката v, следователно формулата (5), която е отрицанието на (3), със сигурност е вярна в S при оценката v.
Формулата (4) е вярна в S точно при онези оценки v, за които v(x) е различно от 0.
Нека v е произволна оценка в S. Понеже формулата (4) е дизюнкция на формулите (1) и (2), за да бъде тя вярна в S при оценката v, необходимо и достатъчно е поне една от формулите (1) и (2) да е вярна в S при оценката v, т.е. числото v(x) да е положително или отрицателно. Значи (4) е вярна при S при оценката v точно тогава, когато v(x) е различно от 0.
Формулата (6) е вярна в S при всяка оценка.
Формулата (6) е отрицание на екзистенциализацията на (3) относно x. Споменатата екзистенциализация да бъде вярна в S при дадена оценка v би означавало формулата (3) да бъде вярна в S при оценката v[xd] за някое d от D, а (3) не е вярна в S при никоя оценка. Следователно разглежданата екзистенциализация не е вярна в S при никоя оценка и значи (6) е вярна в S при всяка оценка.
Формулата (7) не е вярна в S при никоя оценка.
Нека v е произволна оценка в S. Понеже (7) е генерализация на (4) относно x, за да бъде (7) е вярна в S при оценката v, необходимо и достатъчно е (4) да е вярна в S при оценката v[xd] всяко d от D. При d=0 обаче формулата (4) не е вярна в S при оценката v[xd]. Следователно формулата (7) не е вярна в S при оценката v.
Формулата (8) е вярна в S точно при онези оценки v, за които v(y)=v(x)+1.
Нека v е произволна оценка в S. Понеже (8) е конюнкция на двете формули
positive(difference(y,x)),
¬z (positive(difference(y,z))&positive(difference(z,x))),
за верността на (8) в S при оценката v е необходимо и достатъчно всяка от въпросните две формули да е вярна в S при оценката v. Първата от тях е вярна в S при оценката v точно тогава, когато v(y)>v(x), а втората  -  точно тогава, когато в S при оценката v не е вярна формулата
z (positive(difference(y,z))&positive(difference(z,x))),
т.е. точно тогава, когато формулата
(positive(difference(y,z))&positive(difference(z,x)))
не е вярна в S при оценката v[zd] за никое d от D. Последното е равносилно с несъществуването на число d от D, удовлетворяващо неравенствата v(y)>d>v(x). Да не съществува такова d и да бъде изпълнено неравенството v(y)>v(x) е равносилно с равенството v(y)=v(x)+1.
Формулата (9) е вярна в S при всяка оценка.
Нека v е произволна оценка в S. Като използваме последователно твърденията 4 и 5, виждаме, че за да бъде вярна (9) в S при оценката v, необходимо и достатъчно е за всяко d от D да съществува такова e от D, че формулата (8) да е вярна в S при оценката v[xd][ye]. Тъй като верността на (8) при споменатата оценка е равносилна с равенството e=d+1, ясно е, че за всяко d от D можем да осигурим вярност на формулата (8) в S при оценката v[xd][ye], вземайки в качеството на e числото d+1.
Формулата (10) е вярна в S точно при онези оценки v, за които v(x) е положително.
Нека v е произволна оценка в S. Понеже (10) е генерализация на (1) относно y, за да бъде вярна (10) в S при оценката v, необходимо и достатъчно (1) да е вярна в S при оценката v[yd] за всяко d от D, а това е равносилно с условието v(x) да е положително.
Формулата (11) е вярна в S точно при онези оценки v, за които v(x)>2.
Нека v е произволна оценка в S. Понеже (11) е екзистенциализация относно y на формулата
(positive(difference(x,y))&x (positive(difference(y,x))&positive(x))),
за да бъде вярна (11) в S при оценката v, необходимо и достатъчно е да съществува такова d от D, че в S при оценката v[yd] да бъде вярна всяка от двете формули
positive(difference(x,y)),
x (positive(difference(y,x))&positive(x)).
Нека d е произволно число от D. Верността на първата от тези две формули в S при оценката v[yd] е равносилна с условието v(x)>d. Верността на втората в S при оценката v[yd] пък е равносилна с условието да съществува такова e от D, че всяка от двете формули
positive(difference(y,x)),
positive(x)
да е вярна в S при оценката v[yd][xe], т.е. със съществуването в D на положително число e, което е по-малко от d. В крайна сметка верността на формулата (11) в S при оценката v се оказва равносилна със съществуването на числа d и e от D, удовлетворяващи неравенствата v(x)>d>e>0, а съществуването на такива d и e е равносилно с неравенството v(x)>2.
      Забележка. Твърденията 4 и 5 могат да бъдат обобщени по следния начин: ако v е оценка в S, φ е формула и ξ1, , ξk , където k≥1, са променливи, то формулата ξ1ξk φ е вярна в S при оценката v точно тогава, когато при всеки избор на елементи d1, , dk на D формулата φ е вярна в S при оценката v1d1]kdk], а формулата ξ1ξk φ е вярна в S при оценката v точно тогава, когато при някой избор на елементи d1, , dk на D формулата φ е вярна в S при оценката v1d1]kdk], Доказателството може да се извърши чрез индукция относно k, като например при индуктивната стъпка се използва индуктивното предположение с ξk+1φ и с ξk+1φ в ролята на φ.

Последно изменение: 13.11.2008 г.