双重否定律(逻辑)

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双重否定式
术语名称 双重否定式
英语名称 double negation
别名 DN

双重否定式(double negation, DN)是命题逻辑定理之一,指一个命题两次否定等价于其自身。

定理

永真式 [math]\displaystyle{ \vDash \lnot \lnot P \leftrightarrow P }[/math] 称为双重否定式(double negation),简写为 DN

两个方向对应的永真式也分别称为:

  • 双重否定引入: [math]\displaystyle{ \vDash P \rightarrow \lnot\lnot P }[/math] ,或 [math]\displaystyle{ P\vDash \lnot\lnot P }[/math]
  • 双重否定消除: [math]\displaystyle{ \vDash \lnot\lnot P\rightarrow P }[/math] ,或 [math]\displaystyle{ \lnot\lnot P \vDash P }[/math]

意义

  • 自然演绎系统中,双重否定式的两条定理对应两条变形规则
    • 双重否定引入: [math]\displaystyle{ P\vdash \lnot\lnot P }[/math]
    • 双重否定消除: [math]\displaystyle{ \lnot\lnot P \vdash P }[/math]
  • Hilbert 系统中,双重否定式常作为重要定理出现。
  • 双重否定式与排中律密切相关:
    • 在经典逻辑中,双重否定消去等价于排中律;
    • 若一个逻辑系统接受排中律,则其必然接受双重否定消去。
  • 双重否定消去和排中律一样,都可以作为反证法的基础:
    • 反证法通过证明 [math]\displaystyle{ \lnot A }[/math] 导致矛盾,即 [math]\displaystyle{ \lnot A }[/math] 为假,即 [math]\displaystyle{ \lnot(\lnot A) }[/math] 。隐式使用双重否定消去从而得到结论 [math]\displaystyle{ A }[/math] ;也可以认为排中律 [math]\displaystyle{ A\lor \lnot A }[/math] 在有 [math]\displaystyle{ \lnot(\lnot A) }[/math] 时通过选言三段论得到了 [math]\displaystyle{ A }[/math]
    • 因此,反证法的有效性依赖于双重否定消去。

非经典逻辑中的情况

  • 经典逻辑中是重要的公理或基本定理,是排中律的结果。
  • 直觉主义逻辑中,由于双重否定消去与排中律等价,不接受否定掉否定可以直接得到原命题。需要额外的构造性证据。
    • 接受双重否定引入: [math]\displaystyle{ A \rightarrow \lnot\lnot A }[/math]
    • 拒绝双重否定消去: [math]\displaystyle{ \neg \neg A \rightarrow A }[/math] 不成立
  • 多值逻辑中,真值超过两个时,双重否定式可能不成立,取决于否定算子的具体定义。
  • 模糊逻辑中否定通常定义为真值度 [math]\displaystyle{ \neg A = 1 - A }[/math] ,此时双重否定式仍然成立:[math]\displaystyle{ \neg \neg A = A }[/math]