等价(逻辑)

来自GSXAB的知识库
等价
术语名称 等价
英语名称 biconditional
别名 双条件, 实质双条件, material biconditional, 异或非, logical XNOR, 同或

等价(biconditional)是对两个命题,两者同时为、同时为,或者说互相蕴含,所对应的命题。

尽管“equivalence”和“等价”用词更加对应。 在数理逻辑领域,英语 equivalence 一般对应的是中文术语的等值(命题的关系之一), biconditional 对应中文术语的等价(逻辑联结词之一)。

定义

等价
运算名称 等价
运算符号 [math]\displaystyle{ \leftrightarrow }[/math]
Latex
\leftrightarrow
运算对象 命题公式
运算元数 2
运算结果 命题公式


双条件命题
术语名称 双条件命题
英语名称 biconditional proposition
前件
术语名称 前件
英语名称 antecedent
别名 条件, protasis
后件
术语名称 后件
英语名称 consequent
别名 结论, apodosis

对命题 [math]\displaystyle{ P }[/math][math]\displaystyle{ Q }[/math] ,记命题 [math]\displaystyle{ R }[/math] 满足:

  • [math]\displaystyle{ P }[/math] 为真同时 [math]\displaystyle{ Q }[/math] 也为真时, [math]\displaystyle{ R }[/math] 为真;
  • [math]\displaystyle{ P }[/math] 为假同时 [math]\displaystyle{ Q }[/math] 也为假时, [math]\displaystyle{ R }[/math] 为真;
  • [math]\displaystyle{ P }[/math] 为真同时 [math]\displaystyle{ Q }[/math] 为假时, [math]\displaystyle{ R }[/math] 为假;
  • [math]\displaystyle{ P }[/math] 为假同时 [math]\displaystyle{ Q }[/math] 为真时, [math]\displaystyle{ R }[/math] 为假。

称这样的命题 [math]\displaystyle{ R }[/math] 为命题 [math]\displaystyle{ P }[/math][math]\displaystyle{ Q }[/math] 构成的双条件命题(bidirectional proposition),记为 [math]\displaystyle{ P \leftrightarrow Q }[/math] ,读作[math]\displaystyle{ P }[/math] 当且仅当 [math]\displaystyle{ Q }[/math] ([math]\displaystyle{ P }[/math] if and only if [math]\displaystyle{ Q }[/math] ,常缩写为 [math]\displaystyle{ P }[/math] iff [math]\displaystyle{ Q }[/math]) 或 [math]\displaystyle{ P }[/math] 等价于 [math]\displaystyle{ Q }[/math]。其中逻辑联结词 [math]\displaystyle{ \leftrightarrow }[/math] 称为双条件词等价词[math]\displaystyle{ P }[/math] 称为双条件命题的前提前件(antecedent), [math]\displaystyle{ Q }[/math] 称为双条件命题的结论后件(consequent)。

一般情况下,“等价命题”多指等值的命题。 使用等价联结词的命题,有英语 bidirectional proposition,一般译为“双条件命题”,但很少见。 一般极少会在中文语境中单独表达“使用了等价逻辑联结词的命题”这个概念。

主联结词为等价词的公式称为等价式(disjunctive formula)。

真值表

[math]\displaystyle{ p }[/math] [math]\displaystyle{ q }[/math] [math]\displaystyle{ p \leftrightarrow q }[/math]
T T T
T F F
F T F
F F T

性质

  • 对命题 [math]\displaystyle{ P }[/math][math]\displaystyle{ Q }[/math],有 [math]\displaystyle{ P \leftrightarrow Q = (P \rightarrow Q) \land (Q \rightarrow P) = (P \land Q) \lor (\lnot P \lor \lnot Q) }[/math]
  • 交换律:对命题 [math]\displaystyle{ P }[/math][math]\displaystyle{ Q }[/math],有 [math]\displaystyle{ P \leftrightarrow Q = Q \leftrightarrow P }[/math]
  • 结合律:对命题 [math]\displaystyle{ P }[/math][math]\displaystyle{ Q }[/math][math]\displaystyle{ R }[/math],有 [math]\displaystyle{ (P \leftrightarrow Q) \leftrightarrow R = P \leftrightarrow (Q \leftrightarrow R) }[/math]


命题逻辑/零阶逻辑
基本概念 命题 命题、命题变元、命题常量
真值 [math]\displaystyle{ \mathrm{T} }[/math]/[math]\displaystyle{ 1 }[/math]/[math]\displaystyle{ \top }[/math][math]\displaystyle{ \mathrm{F} }[/math]/[math]\displaystyle{ 0 }[/math]/[math]\displaystyle{ \bot }[/math]
逻辑联结词 否定(非)[math]\displaystyle{ \lnot }[/math]合取(且/与)[math]\displaystyle{ \land }[/math]析取(或)[math]\displaystyle{ \lor }[/math]
蕴含(推出)[math]\displaystyle{ \rightarrow }[/math]等价(当且仅当)[math]\displaystyle{ \leftrightarrow }[/math]
命题公式 语义 真值表指派解释满足
分类 重言式/永真式、偶然式/仅可满足式/可真可假式、矛盾式/永假式/不可满足式
范式 析取范式、合取范式主析取范式、主合取范式
语义关系 等值 等值/等价[math]\displaystyle{ = }[/math]/[math]\displaystyle{ \Leftrightarrow }[/math]置换
重言蕴含 重言蕴含[math]\displaystyle{ \Rightarrow }[/math]
逻辑联结词
零元
真值表 [math]\displaystyle{ \bot }[/math] [math]\displaystyle{ \top }[/math]
T F
名称 [math]\displaystyle{ \top }[/math] [math]\displaystyle{ \bot }[/math]
二进制 0 1
一元
真值表 [math]\displaystyle{ p }[/math] [math]\displaystyle{ \bot }[/math] [math]\displaystyle{ \lnot p }[/math] [math]\displaystyle{ p }[/math] [math]\displaystyle{ \top }[/math]
T F T
F F T F T
名称 [math]\displaystyle{ \bot }[/math] 否定(非)[math]\displaystyle{ \lnot }[/math] (恒等映射[math]\displaystyle{ \mathrm{id} }[/math] [math]\displaystyle{ \top }[/math]
缩写 - NOT - -
二进制 0 1 2 3
二元
真值表 [math]\displaystyle{ p }[/math] [math]\displaystyle{ q }[/math] [math]\displaystyle{ \bot }[/math] [math]\displaystyle{ p \bar{\vee} q }[/math]
[math]\displaystyle{ p \downarrow q }[/math]
[math]\displaystyle{ p \nleftarrow q }[/math] [math]\displaystyle{ \lnot p }[/math] [math]\displaystyle{ p \nrightarrow q }[/math] [math]\displaystyle{ \lnot q }[/math] [math]\displaystyle{ p \oplus q }[/math]
[math]\displaystyle{ p \nleftrightarrow q }[/math]
[math]\displaystyle{ p \barwedge q }[/math]
[math]\displaystyle{ p \uparrow q }[/math]
[math]\displaystyle{ p \land q }[/math] [math]\displaystyle{ p \leftrightarrow q }[/math] [math]\displaystyle{ q }[/math] [math]\displaystyle{ p \rightarrow q }[/math] [math]\displaystyle{ p }[/math] [math]\displaystyle{ p \leftarrow q }[/math] [math]\displaystyle{ p \lor q }[/math] [math]\displaystyle{ \top }[/math]
T T F T
F F T F T
F T F T F T F T F T
F F T F T F T F T F T F T F T F T
名称
[math]\displaystyle{ \bot }[/math]
或非
[math]\displaystyle{ \downarrow }[/math]/[math]\displaystyle{ \bar{\vee} }[/math]
- 否定

[math]\displaystyle{ \lnot }[/math]
- 否定

[math]\displaystyle{ \lnot }[/math]
互斥析取
异或
[math]\displaystyle{ \oplus }[/math]/[math]\displaystyle{ \nleftrightarrow }[/math]/[math]\displaystyle{ \veebar }[/math]
与非
[math]\displaystyle{ \uparrow }[/math]/[math]\displaystyle{ \barwedge }[/math]
合取
且/与
[math]\displaystyle{ \land }[/math]
等价
当且仅当
[math]\displaystyle{ \leftrightarrow }[/math]
投影映射
[math]\displaystyle{ \mathrm{proj}_2 }[/math]
蕴含
推出
[math]\displaystyle{ \rightarrow }[/math]
投影映射
[math]\displaystyle{ \mathrm{proj}_1 }[/math]
- 析取

[math]\displaystyle{ \lor }[/math]

[math]\displaystyle{ \top }[/math]
缩写 - NOR - NOT NIMPLY NOT XOR NAND AND XNOR
EQV
- IMPLY - - OR -
二进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

琐事

名称

在数字电路中有另一个常见的名称,异或非(XNOR),基本上是按照与非、或非的方式命名的。

另外在这个领域也经常被叫做“同或”,指和“异或”相反的,两个输入相同。 但是这个叫法有两个问题:

  • 与“或”和“异或”不同,等价本身和“或”没有任何关系;
  • 第二是确认不到可靠词源,只是确实习惯上很多人都在这么叫。

推测可能是以为“异或”是“异”的意思就给“同”生造了一个词。