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可自由代入(个体变项):修订间差异

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|description=本文介绍谓词公式进行项之间代换时可自由代换这一性质的定义、性质,包括其定义在变换中的必要性。
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在一个[[谓词公式]]中,一个[[项(谓词逻辑)|项]]对一个[[个体词(谓词逻辑)|个体变项]]'''可自由代入''',指将公式中这个个体变项全部出现替换为这个项时,不会影响其语义。
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可能影响语义的情况包括,这个项中某个个体变项在代入后,会落在某个作用在这一变项的量词辖域内,导致这个个体变项的量化情况改变。
 
不可自由代入的情况包括:这个项代入后,其中至少一个个体变项会落在作用在同名个体变项的量词辖域内,导致这个个体变项的量化情况改变。


== 定义 ==
== 定义 ==


对公式 <math>\phi</math> ,个体变项 <math>x</math> 和项 <math>t</math> ,若对 <math>t</math> 中的每一个个体变项 <math>y</math> , 个体变项 <math>x</math> 在 <math>\phi</math> 中的每一个自由出现都不在 <math>\forall y</math> 或 <math>\exists y</math> 的辖域内,则称项 <math>t</math> 对个体变项 <math>x</math> 在公式 <math>\phi</math> 中可自由代入( <math>t</math> is free for <math>x</math> in <math>\varphi</math> <ref>https://math.stackexchange.com/q/2938727</ref> )。
对公式 <math>\phi</math> ,个体变项 <math>x</math> 和项 <math>t</math> ,若对 <math>t</math> 中的每一个个体变项 <math>y</math> , 个体变项 <math>x</math> 在 <math>\phi</math> 中的每一个自由出现都不在 <math>\forall y</math> 或 <math>\exists y</math> 的辖域内,则称项 <math>t</math> 对个体变项 <math>x</math> 在公式 <math>\phi</math> 中可自由代入( <math>t</math> is free for <math>x</math> in <math>\phi</math> <ref>https://math.stackexchange.com/q/2938727</ref> )。
 
== 含义 ==
 
可自由代入意味着将这个公式中,这一个体变项的全部出现都代换成这个项,不会出现由于命名冲突导致语义改变的情况。
若不满足可自由代入的条件,意味着存在名称冲突,此时总是可以通过[[易字]]解决对应冲突。
 
因此,在其他涉及代入的讨论中,可以限制给定个体变项和给定项之间满足可自由代入关系,若出现不可自由代入的先进行易字以转化为这种情况,以简化讨论中对符号重复情况的限制。
 
== 例子 ==


注:显然,以下几种情况一定都可自由代入。
显然,以下几种情况一定都可自由代入。
# <math>x</math> 在 <math>\phi</math> 中没有自由出现。甚至,<math>x</math> 在 <math>\phi</math> 中没有出现。
# <math>x</math> 在 <math>\phi</math> 中没有自由出现。甚至,<math>x</math> 在 <math>\phi</math> 中没有出现。
# <math>t</math> 中没有个体变项。
# <math>t</math> 中没有个体变项。

2026年1月6日 (二) 15:41的最新版本

可自由代入
术语名称 可自由代入
英语名称

在一个谓词公式中,一个对一个个体变项可自由代入,指将公式中这个个体变项全部出现替换为这个项时,不会影响其语义。

不可自由代入的情况包括:这个项代入后,其中至少一个个体变项会落在作用在同名个体变项的量词辖域内,导致这个个体变项的量化情况改变。

定义

对公式 [math]\displaystyle{ \phi }[/math] ,个体变项 [math]\displaystyle{ x }[/math] 和项 [math]\displaystyle{ t }[/math] ,若对 [math]\displaystyle{ t }[/math] 中的每一个个体变项 [math]\displaystyle{ y }[/math] , 个体变项 [math]\displaystyle{ x }[/math][math]\displaystyle{ \phi }[/math] 中的每一个自由出现都不在 [math]\displaystyle{ \forall y }[/math][math]\displaystyle{ \exists y }[/math] 的辖域内,则称项 [math]\displaystyle{ t }[/math] 对个体变项 [math]\displaystyle{ x }[/math] 在公式 [math]\displaystyle{ \phi }[/math] 中可自由代入( [math]\displaystyle{ t }[/math] is free for [math]\displaystyle{ x }[/math] in [math]\displaystyle{ \phi }[/math] [1] )。

含义

可自由代入意味着将这个公式中,这一个体变项的全部出现都代换成这个项,不会出现由于命名冲突导致语义改变的情况。 若不满足可自由代入的条件,意味着存在名称冲突,此时总是可以通过易字解决对应冲突。

因此,在其他涉及代入的讨论中,可以限制给定个体变项和给定项之间满足可自由代入关系,若出现不可自由代入的先进行易字以转化为这种情况,以简化讨论中对符号重复情况的限制。

例子

显然,以下几种情况一定都可自由代入。

  1. [math]\displaystyle{ x }[/math][math]\displaystyle{ \phi }[/math] 中没有自由出现。甚至,[math]\displaystyle{ x }[/math][math]\displaystyle{ \phi }[/math] 中没有出现。
  2. [math]\displaystyle{ t }[/math] 中没有个体变项。
  3. [math]\displaystyle{ t }[/math] 中个体变项在 [math]\displaystyle{ \phi }[/math] 中没有对应的量化表达式。
  4. [math]\displaystyle{ t }[/math] 中的个体变项只有 [math]\displaystyle{ x }[/math]


谓词逻辑/一阶逻辑
命题结构 个体词(个体常项、个体变项)、论域/个体域函项项、闭项
谓词 谓词(谓词常项、谓词变项)
量词 量词(辖域、出现)全称量词 [math]\displaystyle{ \forall }[/math]存在量词 [math]\displaystyle{ \exists }[/math]
谓词公式 形式定义 谓词语言 [math]\displaystyle{ \mathcal{L}^* }[/math]谓词公式闭式
逻辑语义 结构指派/赋值基本语义定义解释满足模型
语义分类 普遍有效公式、可满足式、不可满足式
语义关系 逻辑等值/逻辑等价 [math]\displaystyle{ = }[/math]/[math]\displaystyle{ \Leftrightarrow }[/math]逻辑蕴涵 [math]\displaystyle{ \Rightarrow }[/math]
范式 前束范式Skolem 范式
个体变项代入 可自由代入易字简单易字变形、易字变形
命题变元代入 置换定理

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