Das Kalkül von Sätzen oder Aussagenkalkül ist ein Teil der mathematischen Logik . Es zielt darauf ab, die logischen Beziehungen zwischen "Aussagen" zu untersuchen und definiert die formalen Gesetze, nach denen komplexe Aussagen gebildet werden, indem einfache Aussagen mit Hilfe von logischen Konnektoren zusammengesetzt und diese zu einer gültigen Argumentation verkettet werden. Es ist eines der formalen Systeme , Säulen der mathematischen Logik, von denen es bei der Formulierung von Konzepten hilft. Sie gilt als die moderne Form der stoischen Logik .
Der Begriff der Proposition war im Laufe der Geschichte der Logik Gegenstand vieler Debatten ; die Konsensidee ist, dass ein Satz eine syntaktische Konstruktion ist , die von der Wahrheit sprechen soll. In der mathematischen Logik ist die Berechnung von Aussagen der erste Schritt bei der Definition von Logik und Argumentation. Es definiert die Deduktionsregeln, die die Sätze miteinander verbinden, ohne ihren Inhalt zu prüfen; es ist somit ein erster Schritt in der Konstruktion der Prädikatenkalküle , die sich für den Inhalt der Aussagen interessiert und eine abgeschlossene Formalisierung des mathematischen Denkens darstellt . Der Kalkül oder Aussagenkalkül wird immer noch Aussagenlogik , Aussagenlogik oder Aussagerechnung genannt .
Obwohl es bei der Berechnung von Aussagen nicht um den Inhalt von Aussagen geht, sondern nur um ihre Beziehungen, kann es interessant sein, zu diskutieren, was dieser Inhalt sein könnte. Eine Aussage gibt Auskunft über einen Sachverhalt. „2 + 2 = 4“ oder „das Buch ist offen“ sind also zwei Aussagen.
In der klassischen Logik ( bivalente Logik ) kann ein Satz nur die Werte wahr oder falsch annehmen . Ein optionaler Satz (der einen Wunsch ausdrückt wie „Möge Gott uns beschützen!“), ein Imperativsatz („komm!“, „Halt die Klappe!“) oder eine Frage ist kein Vorschlag. „Möge Gott uns beschützen! Kann weder wahr noch falsch sein: es drückt nur einen Wunsch des Sprechers aus.
Andererseits ist ein Satz wie "Bei dieser Berechnung sind alle Computervariablen immer streng positiv " ein Satz, dessen Inhalt durch den Quantor alle und die zeitliche Modalität immer modifiziert wurde und der sich daher als in Dauer erweisen soll . . Diese Art von Satz fällt unter die Modallogik und genauer gesagt unter die Zeitlogik . Tatsächlich behauptet die Modalität immer ihre Dauerhaftigkeit und wird daher immer wahr sein, während der Quantifizierer alle festlegt, dass die Aussagen immer positiv sind, gilt für alle datenverarbeitenden Variablen, was außerdem den Bereich der Berechnung von Vorschlägen überschreitet.
Wenn eine Aussage eine Aussage mit einem Wahrheitswert ist, ist ein Prädikat ein Ausdruck, dessen Wahrheitswert von den darin enthaltenen Variablen abhängt. Das Prädikat "Mein Land befindet sich in Europa" ist je nach Wert der Variablen "Mein Land" wahr, falsch oder unbestimmt. Wenn der Leser Schweizer ist, erhalten wir die Aussage „Die Schweiz liegt in Europa“ , was wahr ist; wenn der Leser Kanadier ist, erhalten wir die Aussage „Kanada liegt in Europa“ , was falsch ist; wenn der Leser Russe ist, erhalten wir den Satz „Russland liegt in Europa“, der unbestimmt ist, weil Russland bekanntlich rittlings auf Europa und Asien liegt.
Eine Berechnung oder ein deduktives System ist in der Logik ein Regelwerk, das es erlaubt, in endlich vielen Schritten und nach expliziten Regeln zu bestätigen, ob eine Aussage wahr ist. Ein solcher Vorgang wird als Demonstration bezeichnet . Wir verbinden mit den Sätzen auch eine mathematische Struktur, die es ermöglicht, die Bedeutung dieser Argumente oder Demonstrationen zu garantieren, wir sagen, wir haben ihr eine Semantik gegeben. In der klassischen Aussageberechnung verwendet diese Semantik nur zwei Werte, wahr und falsch (oft als 1 und 0 bezeichnet). Ein ganz bestimmter Satz (d. h. einer, von dem die Werte der Elementarbestandteile bestimmt werden) nimmt nur einen dieser beiden Werte an.
In den Theorien der mathematischen Logik betrachten wir daher zwei sogenannte syntaktische und semantische Gesichtspunkte , dies ist in der Aussagenkalkül der Fall.
Für eine gegebene Logik sind die betrachteten Deduktionsregeln semantisch korrekt, in dem Sinne, dass aus wahren Aussagen nur wahre Aussagen abgeleitet werden können. Entspricht die Deduktion der Semantik perfekt, wird das System als vollständig bezeichnet.
Das unten diskutierte System liegt im Rahmen der klassischen Logik , dem Zweig der mathematischen Logik, der in der Mathematik am häufigsten verwendet wird. Eine Darstellung der nichtklassischen Logiken findet sich später . Das Adjektiv „klassisch“ ist nicht im Sinne von „Normalität“ zu verstehen, sondern hätte als logisches Attribut ebensogut „Boolean“ heißen können.
An der Basis der Syntax des Kalküls der Aussagen stehen die aussagenvariablen oder atomaren Aussagen , mit p , q usw. bezeichnet, die im Allgemeinen eine abzählbare unendliche Menge bilden .
Die zweiten Grundbestandteile der Sprache der Aussagenkalküle sind die Operatoren oder Konnektoren . Dies sind Symbole, die es uns ermöglichen, ausgefeiltere Vorschläge zu erstellen. Die gebräuchlichsten dieser logischen Konnektoren sind:
und | |
oder | |
Nein | |
beteiligt | |
gleich |
Wir betrachten auch oft die mit ⊥ bezeichnete Konstante, die als „Klee nach oben“, „ leerer Typ “, „ unten “ oder „bot“ ausgesprochen wird , was darauf abzielt, das Falsche darzustellen .
Neben diesen Symbolen werden Klammern verwendet, um Mehrdeutigkeiten in den Formeln zu beseitigen (Auswahl unten übernommen) oder eine Schreibweise wie die polnische Schreibweise , die vom polnischen Logiker Jan Łukasiewicz erfunden wurde . Es ist wichtig, dass die Definition der Formeln einfach und eindeutig ist, um insbesondere die induktiven Definitionen über den Aufbau der Formeln zu ermöglichen, aber in der Praxis ist es möglich, die Klammern zu sparen, entweder durch Übernahme bestimmter Konventionen, um die Mehrdeutigkeiten zu beseitigen , oder weil der Kontext diese Mehrdeutigkeiten irrelevant macht.
AussageformelnDie Berechnung der Aussagen beruht außerdem auf Bildungsregeln, die angeben, wie komplexe Aussagen ausgehend von den elementaren Aussagen oder Atomen, die die Aussagenvariablen sind, und möglichen Konstanten wie konstruiert werden. Diese Regeln bestimmen, welche Ansammlungen von Zeichen, welche Wörter wohlgeformt sind und bezeichnen Aussagen. Die Definition hängt von einer Auswahl von Konnektoren und einer Auswahl von Atomen ab.
Wir geben uns eine Menge von propositionalen Variablen. Die Menge der Formeln zur Berechnung von Sätzen (on ) oder einfach Sätzen wird durch Induktion definiert, d.h. es ist die kleinste Menge wie:
Beispiele : Wenn P , Q und R Aussagen sind,
( P → Q ) → (¬ Q → ¬ P ) ist ein Satz. ( P → ⊥) → ⊥ ist ein Satz. P ∧ ¬ P ist ein Satz. ( P ∧ Q ) ∨ R ist ein Satz. P ∧ Q ∨ ist kein Satz. Einige syntaktische KonventionenUm die Darstellung von Ausdrücken zu erleichtern, ohne die Mehrdeutigkeit zu gefährden, sind gewisse Abweichungen von der obigen Definition durch syntaktische Konventionen erlaubt.
Aus Gründen der Lesbarkeit werden auch verschiedene Formen von Klammern verwendet (Größe, Ersetzung durch Klammern usw.)
Weiterhin wird gezeigt, dass zum eindeutigen Lesen der Formeln nur die öffnenden Klammern notwendig sind, die aus diesem Grund durch einen Punkt "." ersetzt werden. in einigen Notationen.
Deduktive SystemeDie Propositionsrechnung ermöglicht es, die drei bekanntesten deduktiven Systeme darzustellen. Wir beschränken uns dabei auf Aussagen, die neben Aussagenvariablen nur Implikationen, Disjunktionen und Vorkommen von false, also von , enthalten. Wir geben zu, dass ¬ P eine Abkürzung von P → ⊥ ist. Wenn P ein Theorem ist, also ein Vorschlag, der eine Demonstration hat, bemerken wir dies durch ⊢ P .
Deduktive Systeme verwenden Deduktionsregeln (auch Inferenzregeln genannt ), die geschrieben werden:
Das sind die genannten Räumlichkeiten und ist die genannte Schlussfolgerung .
Der Hilbert-AbzugEs gibt nur eine Regel namens modus ponens , sie steht geschrieben:
Es kann wie folgt verstanden werden: wenn ist ein Theorem und ist ein Theorem, dann ist ein Theorem . Dazu können wir hinzufügen:
drei Axiome für Implikation und Falschheit :Während die Deduktion im Hilbert-Stil Theoreme manipuliert und beweist, beweist die natürliche Deduktion Aussagen unter Hypothesen, und wenn es keine (mehr) Hypothesen gibt, sind sie Theoreme. Um zu sagen, dass ein Satz die Folge einer Reihe von Hypothesen ist, schreiben wir . Während es bei der Hilbert-Deduktion nur eine Regel und mehrere Axiome gibt, gibt es bei der natürlichen Deduktion nur ein Axiom und mehrere Regeln. Für jeden Konnektor eine Klasse Regeln in Regeleinführungs- und Eliminierungsregeln .
Darüber hinaus gibt es eine in der klassischen Logik notwendige Regel der Reduktion auf das Absurde :
Es sei darauf hingewiesen , dass die Regel der Eliminierung von Implikationen dem Modus Ponens sehr nahe kommt , außerdem wird sie auch Modus Ponens genannt . Es sei bemerkt, dass es keine Regel für die Einführung des Falschen gibt und dass die Regel für die Eliminierung des Falschen darauf hinausläuft, dass ich, wenn ich aus einer Reihe von Hypothesen das Falsche (oder das Absurde) ableite, daraus sogar zusammen alles ableiten kann. Wir werden bemerken, dass die Reduktion auf das Absurde die Regel ist, die der Argumentation des Absurden entspricht: um zu beweisen , fügt man zu den Hypothesen hinzu , und wenn man das Absurde erhält, dann hat man .
Die Berechnung von SequenzenEine der Ideen, die zur Berechnung der Sequenzen geführt haben, besteht darin, neben einer Regel namens Cutoff- und Strukturregeln nur einleitende Regeln zu haben . Dafür verwendet man Formeln , die man Anrufe Sequenten und welche von der Form , wo und sind Multimengen von Sätzen. Die Sequenz wird als Behauptung der Konjunktion von interpretiert, wir leiten die Disjunktion von ab . Sie werden als Vorläufer und als Folgerungen bezeichnet . Wenn die Liste der Antezedenten leer ist, schreiben wir , wenn die Liste der Folgen leer ist, schreiben wir . Ein Theorem ist immer noch ein Sequent ohne Antezedens und mit nur einer Konsequenz.
Ein Schnitt spiegelt die Haltung des Mathematikers wider, der ein Lemma (den Satz ) beweist, das er an anderer Stelle beim Beweis eines Satzes verwendet. Dieses Lemma kann etwas ausdrücken, was mit dem Hauptsatz nichts zu tun hat, daher der Wunsch, diejenigen Lemmata zu eliminieren, die wie Umwege in der Progression zum Hauptergebnis sind. Eine Schwächung entspricht der Hinzufügung eines überflüssigen Satzes entweder als Vorläufer oder als Folge.
Beispiele für TheoremeWir geben unten eine Liste von Theoremen an, die mit Hilfe der vorhergehenden Regeln gezeigt werden können, sowie die ihnen durch die Tradition gegebene gebräuchliche Bezeichnung.
Identität | |
ausgeschlossene Dritte | |
doppelte Verneinung | |
klassische Doppelnegation | |
Peirces Gesetz | |
kein Widerspruch | |
De Morgans Gesetze | |
Kontraposition | |
modus ponens (propositional) | |
modus tollens (propositional) | |
modus barbara (propositional) | |
modus barbara (implizit) | |
Verteilbarkeit | |
Alle drei Systeme verwenden das gleiche Symbol , aber diese Notation ist konsistent. Das für die natürliche Deduktion verwendete Format ist tatsächlich eine Folge, in der es nur eine Konklusion gibt, wir sprechen dann von einer natürlichen Folge. Das für Theoreme in Hilbert-Systemen verwendete Format entspricht einer natürlichen Sequenz, in der es keine Hypothese gibt.
Wir können zeigen, dass diese drei Systeme in dem Sinne äquivalent sind, dass sie genau die gleichen Sätze haben.
Der „klassische“ Aspekt der Satzkalküle wird im Hilbertschen System durch das Axiom der Kontraposition erhalten , er erscheint in natürlicher Deduktion durch Reduktion auf das Absurde. Die Berechnung von Sequenzen ist klassisch, aber wenn wir uns auf Sequenzen mit einer einzigen Konsequenz beschränken, wird sie intuitionistisch.
Die Semantik bestimmt die Regeln für die Interpretation von Aussagen. Jedem der elementaren Sätze, die in einen Satz eingreifen, Wahrheitswerte zuzuschreiben, bedeutet, ein Modell dieses Satzes zu wählen .
Genauer gesagt, wenn wir uns die klassische Logik ansehen, ist die Interpretation eines Satzes A die Tatsache, den propositionalen Variablen einen Wahrheitswert (0 oder 1) zuzuordnen und zu erklären, wie sich die Konnektoren gegenüber den Werten verhalten der Wahrheit. Wir geben dieses Verhalten durch eine Wahrheitstabelle an. Auf diese Weise können wir jedem Satz einen Wert 0 oder 1 zuweisen, der von den Werten der Wahrheitstabellen abhängt. Es gibt drei Auslegungsfälle:
Wir erklären das Verhalten, geben dann die zugehörige Wahrheitstabelle an
P | Q | |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 |
P | Q | |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
P | Q | |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
P | |
0 | 1 |
1 | 0 |
P | Q | |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
Beispiel 1 :
(¬ A → A ) → A ist eine Tautologie.Wenn wir nämlich zuzuschreiben A den Wert 0, dann ¬ A nimmt den Wert 1, (¬ A → A ) den Wert 0, und (¬ A → A ) → A den Wert 1. ähnlich nimmt, wenn wir ordnen A den Wert 1, dann nimmt ¬ A den Wert 0 an, (¬ A → A ) nimmt den Wert 1 an und (¬ A → A ) → A nimmt den Wert 1 an.
Beispiel 2 :
A → ( A → ¬ A ) ist keine Tautologie.In der Tat, wenn wir A den Wert 1 zuschreiben , dann nimmt ¬ A den Wert 0 an, ( A → ¬ A ) nimmt den Wert 0 an und A → ( A → ¬ A ) nimmt den Wert 0 an.
Komplette StecksystemeEine n- Eintrag Wahrheitstabelle definiert einen n - ary - Anschluss . Ein Satz aussagenlogischer Konnektoren heißt vollständig, wenn ein Konnektor durch die Konnektoren des Satzes definiert werden kann. Jede Wahrheitstabelle wird durch Konjunktionen von Disjunktionen und Negation beschrieben, zum Beispiel beschreiben wir die Wahrheitstabelle der obigen Äquivalenz vollständig durch " p ↔ q nimmt den Wert wahr genau dann an, wenn p und q den Wert falsch annehmen oder p und q den Wert annehmen Wert true“, dh p ↔ q ≡ (¬ p ∧ ¬ q ) ∨ ( p ∧ q ). Diese Methode ist allgemein und erlaubt zu zeigen, dass das System {¬, ∧, ∨} ein vollständiges System von Konnektoren ist. Wir folgern, dass {¬, ∧}, {¬, ∨} auch vollständige Systeme sind (wegen der Morganschen Gesetze, A ∨ B ≡ ¬ (¬ A ∧ ¬ B ), A ∧ B ≡ ¬ (¬ A ∨ ¬ B )) . Die Menge {¬, →} ist vollständig: A ∨ B ≡ ¬ A → B .
Der Satz bestehend aus dem einzigen NAND- Verbinder (von Henry Sheffer mit "|" bezeichnet und daher Sheffer-Bar ) ist ebenfalls vollständig, wobei ¬ P äquivalent zu P | . ist P und P ∨ Q zu ( P | P ) | ( Q | Q ). Dieses Merkmal wird für den Aufbau von Logikschaltungen verwendet , ein einziges Gatter reicht dann aus, um alle vorhandenen Schaltungen zu entwerfen.
Das Aussagenkalkül hat daher verschiedene Mittel, um die Aussagen zu „validieren“: die Deduktionssysteme, die die Theoreme beweisen, und die semantischen Methoden, die die Tautologien definieren . Es stellt sich die Frage, ob diese Methoden übereinstimmen.
Die Tatsache, dass jeder Satz beweisbar ist, wenn es sich um eine Tautologie handelt, drückt eine Eigenschaft des Aussagenkalküls aus, die wir Vollständigkeit nennen. Das bedeutet, dass die deduktive Darstellung des Aussagenkalküls der semantischen Darstellung äquivalent ist. Die Vollständigkeit basiert auf den folgenden Bemerkungen.
Das Artikeltheorem von der Vollständigkeit der Berechnung von Aussagen bietet einen weiteren detaillierteren Beweis.
Aus der Vollständigkeit der Berechnung der Sätze folgt:
Nehmen wir an, es gebe unendlich viele Sätze. Können wir diese Vorschläge gleichzeitig erfüllen? Mit anderen Worten, gibt es Wahrheitswerte für ihre Aussagenvariablen, die für alle Aussagen 1 als Wahrheitswert ergeben? Wenn die Antwort für eine endliche Teilmenge dieser Aussagen positiv ist, dann gilt sie für alle Aussagen. Diese Eigenschaft, die sicherstellt, dass wir von allen endlichen Teilmengen auf die gesamte unendliche Menge übergehen können, heißt Kompaktheit .
Wir haben gesehen, dass es ausreicht, um zu entscheiden, ob ein Satz klassisch beweisbar ist, zu überprüfen, ob es sich um eine Tautologie handelt, d. h. zu überprüfen, ob er den Wahrheitswert 1 unabhängig von den Wahrheitswerten seiner aussagenvariablen Variablen annimmt.
Dieser brutale Ansatz stößt jedoch auf die erforderliche Rechenzeit. In der Tat, wenn der Satz n aussagende Variablen hat, müssen 2 n mögliche Kombinationen von Werten für die aussagenden Variablen berechnet werden, was für n große schnell unmöglich wird . Wenn also n = 30 ist, müssen mehr als eine Milliarde Wertekombinationen aufgezählt werden.
Es gibt sicherlich Verbesserungsmöglichkeiten. Wenn wir beispielsweise einer Aussagevariablen p den Wahrheitswert 0 zuweisen , können wir unabhängig vom nachfolgenden Wert, der q zugewiesen wird, direkt den Wert 0 zuweisen , was die Anzahl der durchzuführenden Berechnungen verringert.
Wir können auch prüfen, ob es möglich ist, die Auswirkungen zu entkräften. Betrachten Sie zum Beispiel den Satz:
Wird eine Implikation aus, um es ungültig ist , reicht es aus, dass der Abschluss den Wert annehmen kann 0 (und damit den Wert 1) und dass die Hypothese den Wert annehmen kann 1 (und damit und mit dem Wert 1). Nimmt dann aber den Wert 0 und kann nur den Wert 0 annehmen. Es ist daher unmöglich, die Implikation zu entkräften und dies ist eine Tautologie.
Aber die bisherigen Verbesserungen ändern die Schwierigkeit des Problems nicht grundlegend. Wir stehen daher vor folgender Situation. Bei einer gegebenen Aussage f fragen wir uns, ob f eine Tautologie ist oder nicht, und fragen uns deshalb, ob den Aussagenvariablen von f Wahrheitswerte zugeschrieben werden können, die f ungültig machen würden .
Die Frage nach der Ungültigkeit von f sowie alle Probleme, die nach der eben skizzierten Methode gelöst werden, heißen NP (für nichtdeterministisches Polynom). Das Testen der Ungültigkeit von f ist durch sehr einfache Berechnungen (in polynomieller Zeit) äquivalent zum Testen der Erfüllbarkeit seiner Negation. Das Problem der Erfüllbarkeit eines Satzes, nämlich eine Konfiguration zu finden, die als Wahrheitswert des Satzes 1 ergibt, wird SAT-Problem genannt (vom englischen booleschen SAT isfiability problem ). Sie spielt eine grundlegende Rolle in der Komplexitätstheorie , da gezeigt werden kann , dass die Entdeckung eines deterministischen Algorithmus in polynomieller Zeit für dieses Problem es ermöglichen würde , daraus deterministische Algorithmen in polynomialer Zeit für alle Probleme vom NP - Typ abzuleiten ( Satz von Cook ) . Wir sagen, dass SAT (und damit auch das Problem der Nichtbeweisbarkeit eines Satzes) ein NP-vollständiges Problem ist . Das Problem der Beweisbarkeit eines Satzes heißt co-NP (für Komplementär zu NP).
Das SAT-Problem bezeichnet am häufigsten das Problem der Erfüllbarkeit einer Konjunktion von Klauseln (ein Sonderfall unter Propositionen), aber wir reduzieren das Problem der Erfüllbarkeit einer Proposition darauf durch eine polynomielle Reduktion (eine durch Äquierfüllbarkeit in eine Klauselform gebrachte, die durch logische Äquivalenz funktionieren nicht).
Sei E die Menge von Aussagen über einer Menge von aussagenden Variablen. Die binäre Relation, die auf E durch die (klassische) Äquivalenz zwischen zwei Sätzen definiert ist, wird als bezeichnet. Es ist eine Äquivalenzrelation auf E, kompatibel mit der Konjunktion (die die untere Grenze von zwei Elementen ergibt), der Disjunktion (die die obere Grenze von zwei Elementen ergibt) und der Negation (die das Komplement ergibt). Die Quotientenmenge E / ≡ des Aussagenkalküls.
Sobald die Menge der Aussagenvariablen unendlich ist, hat die Lindenbaum-Algebra der Aussagenformeln keine Atome, d. h. kein minimales Element ungleich Null (für jede Formel, die keine Antilogie ist, erhalten wir ein streng niedrigeres Element durch Verbindung mit einer Aussagevariablen nicht in der Formel enthalten). Dies unterscheidet sie von der Booleschen Algebra aller Teile einer Menge, die ihre Singletons als Atome hat.
Die Heyting-Algebra wurde von Arend Heyting definiert, der die intuitionistische Logik interpretiert.
Eine Disjunktion ist ein Satz der Form und eine Konjunktion ist ein Satz der Form . Eine Klausel liegt in konjunktiver Normalform (FNC) vor, wenn sie aus Konjunktionen von Disjunktionen besteht . Ein Satz liegt in disjunktiver Normalform (FND) vor, wenn er aus Disjunktionen von Konjunktionen besteht .
Beispiele:
Wenn jeder disjunktive Block eines FND ein und nur ein Vorkommen derselben propositionalen Variablen hat, sprechen wir von einem ausgezeichneten FND .
Wenn jeder konnektive Block eines FNC ein und nur ein Vorkommen derselben propositionalen Variablen hat, sprechen wir von einem ausgezeichneten FNC .
Beispiele:
Wir können zeigen, dass jeder Satz äquivalent zu einem FND ist (vorausgesetzt, dass dies die Disjunktion einer leeren Menge von Aussagen ist) und einem FNC äquivalent ist (angenommen, dass T die Konjunktion einer leeren Menge von Aussagen ist). Mit anderen Worten, für jeden Satz gibt es einen Satz in disjunktiver Normalform wie und einen Satz in konjunktiver Normalform wie .
Die von uns vorgestellten Axiome und Regeln der Aussagenrechnung sind die der klassischen Logik . Sie induzieren den Satz p ¬ ¬p, das ausgeschlossene dritte Prinzip genannt wird , den Satz ¬¬ p → p, genannt Elimination der doppelten Negation und den Satz ((p → q) → p) → p genannt Peircesches Gesetz . Diese Logik basiert auf dem Prinzip, dass eine Eigenschaft P notwendigerweise wahr oder falsch ist. Sie ist eine der Säulen der sogenannten formalistischen Position von Hilbert und anderen. Diese Position, die impliziert, dass es Demonstrationen gibt, die nicht das Objekt konstruieren, das die bewiesene Aussage erfüllt, wurde jedoch von mehreren Mathematikern in Frage gestellt, von denen der bekannteste Brouwer ist, was zur Schaffung einer intuitionistischen Logik führte .
Es gibt Variationen der unklassischen Logik, insbesondere die minimale Logik von Ingebrigt Johansson (1936) und die intuitionistische Logik von Heyting (1930). Die primitiven Konnektoren sind →, ∧, ∨ und ¬. Diese Varianten unterscheiden sich in der Wahl der verwendeten Axiome.
Absolute Logik verwendet die folgenden Axiome bezüglich Implikation, Konjunktion und Disjunktion. Es geht nicht um Negation.
Implikationsaxiome (das sind die ersten beiden Axiome der klassischen Logik):
ax.1: ax.2:Axiome der Konjunktion :
ax.3: ax.4: ax.5:Disjunktionsaxiome , ( Duale der vorherigen):
ax.8: ax.9: ax.10:Die Satzmenge dieser Logik ist strikt in die Satzmenge der klassischen Logik eingeschlossen, die keine Negation verwendet. Zum Beispiel ist es dort unmöglich, die Formel oder das Gesetz von Peirce zu beweisen .
Addieren wir zu den Axiomen ax.1 bis ax.8 das folgende Axiom:
ax.9:Wir bekommen positive Logik. Die Satzmenge dieser Logik ist identisch mit der Satzmenge der klassischen Logik, die keine Negation verwendet.
Addieren wir zu den Axiomen ax.1 bis ax.8 die folgenden zwei Axiome, die sich auf die Negation beziehen:
ax.10: ¬ p → ( p → ¬ q ) ax.11: ( p → ¬ p ) → ¬ pWir erhalten minimale Logik . Das erste Axiom definiert das Verhalten der Logik gegenüber einem Widerspruch. Das zweite Axiom drückt aus, dass p ungültig ist , wenn p seine eigene Negation impliziert .
Der einzige Unterschied zwischen intuitionistischer Logik und minimaler Logik betrifft das Axiom ax.10, das ersetzt wird durch:
ax.12: ¬ p → ( p → q )In Gegenwart eines Satzes und seiner Negation enden die drei Logiken, klassisch, intuitionistisch und minimal, alle drei in einem Widerspruch ⊥. Aber der Unterschied betrifft den Gebrauch, den wir aus diesem Widerspruch machen:
Minimale Logik und intuitionistische Logik haben beide den Satz ¬ (p ∧ ¬p) als Theorem. Andererseits ist p ∨ ¬p kein Satz dieser Logiken.
Ebenso erlauben sie uns, p → ¬¬p zu beweisen, aber nicht die Umkehrung. Andererseits erlauben sie den Nachweis der Äquivalenz zwischen ¬p und ¬¬¬p. Schließlich ist der Satz (¬p q) → (p → q) ein Satz der intuitionistischen Logik, aber kein Satz der Minimallogik.
Glivenko (en) demonstrierte 1929, dass p genau dann ein Satz der klassischen Aussagenkalküle ist, wenn ¬¬p ein Satz der intuitionistischen Aussagenkalküle ist. Dieses Ergebnis verlängert sich nicht, wenn wir „intuitionistisch“ durch „minimal“ ersetzen. Sie gilt auch nicht für die Berechnung von Prädikaten ; eine Übersetzung ist jedoch möglich, hängt aber vom Aufbau der Formeln ab.
Um schließlich einen Beweis von p q in der intuitionistischen Logik zu haben, brauchen wir entweder einen Beweis von p oder einen Beweis von q , während in der klassischen Logik ein Beweis von ¬ (¬p ∧ ¬q) ausreicht.
Wir können die Quantoren ∃ (gibt es) und ∀ (was auch immer) einführen , um die Aussagen zu quantifizieren (was von der Quantisierung der Berechnung von Prädikaten zu unterscheiden ist ). So haben wir zum Beispiel als gültige Formeln des quantifizierten Aussagenkalküls, auch Aussagenkalkül zweiter Ordnung genannt :