命题逻辑中的语法与语义可靠性与完备性

可靠性可理解为:如果语法层面(形式化层面)成立的结论,在现实系统中一定有这样的实例满足;

即形式化推导的正确性,如果实际系统该结论无法满足但存在这样的证明,则表示你的证明系统不可靠/正确。(与伪攻击falseattack不同-比如在proverif中伪攻击不是应用pi演算的证明系统不可靠,而是因为归结过程的问题导致的)。

完备性可理解为:如果现实系统中存在实例,则语法层面一定能够证明。

即如果实际系统中的安全属性显然满足,但你的证明系统无法证明,则表明你的证明系统不完备。

====以下为引文===============================================================================

2语法

我们首先从几个问题开始。

2.1语法是什么?

2.2命题逻辑中的语法是什么?

解释一下这些符号的含义,例如:φ∧ψ——∧e1φ其中的φ,ψ我们叫做公式。公式可以是以下这些形式:p,q,p∧q,q,(p∧q)∨p,…其中的∧e1,我们叫做规则。e的意思是消除(elimination).这条规则从φ∧ψ中消除了∧,只留下了前面的φ,e1中的1就是指φ,因为它排在第1个,对比一下∧e2就会明白了。规则中的i表示引入(introduction).规则的具体含义可参考1.至于其中的,→,…,我认为目前没有必要知道含义,你仅仅需要知道他们是一些推导规则就好了。虽然你们多半都知道含义,但是,现在把它们忘了吧。请再一次又一次地记住,这些推导规则从现实世界中剥离出来后,就有了他们的独立性,和具体的含义无关,例如:φ∧ψ–——∧e1φ我们只知道φ和ψ是命题,有真假,但是,不管他们是真是假,都不影响这条规则的成立。这一点请千万注意。例如:φ="我不喜欢计算机科学"(当然,这是假的)ψ="我喜欢数学"由上面的那条推导规则,可以推出φ,即"我不喜欢计算机科学",尽管这个结论是假的,但这和这条推导规则的成立无关。不能说,这规则得出假的结论,所以这条规则就是不正确的。2.3推理和推理的有效性

前面在引入自然推导规则时,我们举了一些例子,如自然语言中的对应形式,包括命题的真假,等等。这一切都是为了理解这些规则是怎么来的。那么,从现在开始,请忘掉那些例子,让你的知识保留在只知道图1所示的自然推导规则表.我们现在仅仅知道这张规则表,那么,这些规则用来做什么呢?这些规则可以用来推理。

2.3.1什么是推理看下面这种形式:φ1,φ2,…,φn|-ψ这就叫一次推理(sequent).其中φi叫做前提(premise),ψ叫做结论(conclusion).例如,下面这个形式就叫一次推理。p,(q∧r)|-p∧r

上面的证明过程,例如第6行,最右面的∧i3,5表示使用第3,5行的公式和规则∧i,得到第6行的公式。关于语法部分,现在只需要知道两件事:一:公式及自然推导规则表;二:推理和推理的有效性。下面开始语义部分。

3语义

3.1语义是什么?简单地说,语义就是语言所表达的含义。同样以自然语言为例:我吃饭你很容易知道这句话是什么意思。但是你想过为什么你能知道这句话是什么意思吗?原因在于,首先你知道“我”是什么意思,“饭”是什么意思,其次你知道“吃”是什么意思。最后,你明白“我吃饭”三个字连在一起是什么意思。你可能觉得这是一句废话,但是后面提到命题逻辑时,你可能就会明白为什么在这儿说了一句废话。关于这句话,还需要有两点要说明:一是,这句话是一个主谓宾的结构,但是即使你不知道这个句子的语法,你仍然可以知道它的含义。二是,在主谓宾结构中:主语和宾语可以取的值其实是一个集合:{我,你,饭,计算机,书,….},谓语可以取的值也是一个集合:{吃,看,打,….}.句子代表的含义也构成一个集合:{我吃饭的含义,我看书的含义,….}.同时,在“我吃饭”这个句子与“我吃饭的含义”之间存在着一种映射关系。语义中如果没有这种映射关系,那么你说“我吃饭”的时候,别人可能觉得你在看书。

有了真值表,我们才知道T∧F意味着什么,F→T意味着什么。至此,我们的语义系统就定义好了。

3.3语义蕴含(semanticentailment)及其有效性

看下面这种形式:φ1,φ2,…,φn|=ψ其中的|=即表示蕴含关系,从上面语法和语义的讨论中,你可能已经明白了,这只是一种语法层面的定义,那么蕴含的语义是什么呢?翻译为人话就是:当我说蕴含的时候,我是在说什么。蕴含就是在说,如果φ1,φ2,…,φn的取值都为T,那么ψ的取值一定为T.例如:p∧q,q,r|=p.当p∧q为T,q为T,r为T时,P一定为T.所以p∧q,q,r蕴含p.那么,什么是蕴含的有效性呢?

例如我问:p∨q,q,r|=p是有效的么?我其实是在问,p∨q为T,q为T,r为T时,p一定为T么?如果p一定为T,那么p∨q,q,r|=p是有效的。否则,p∨q,q,r|=p是无效的。所以,如果我说φ1,φ2,…,φn蕴含ψ,意思等同于:φ1,φ2,…,φn|=ψ是有效的。至此,语义部分就介绍到这里。下面,开始介绍可靠性与完备性。

4可靠性与完备性(SoundnessandCompleteness)

经过了前面冗长的关于语法和语义的介绍,终于可以开始介绍可靠性与完备性了。在此之前,请保证你可以正确区分|-和|=,知道推理的有效性和语义蕴含的有效性意味着什么。

在完成命题逻辑系统的定义后,我们想知道这个系统的一切性质,其中最重要的性质就是可靠性与完备性。这一节的两个定理告诉我们,命题逻辑系统满足可靠性和完备性。

4.1可靠性(Soundness)

4.1.1可靠性是指什么?

可靠性定理:令φ1,φ2,…,φn和ψ为命题逻辑中的公式,如果φ1,φ2,…,φn|-ψ是有效的,那么φ1,φ2,…,φn|=ψ是有效的。

这个定理是在说,我们为逻辑系统定义好语法和语义后,如果在语法上,我们可以利用推导规则,将φ1,φ2,…,φn转化为ψ,那么在语义上,如果φ1,φ2,…,φn都为T,那么ψ一定为T.

4.1.2为什么要引入可靠性的概念?首先,我们需要理解,可靠性是逻辑系统满足的一个性质。如果有一天,我们构造了另一个逻辑系统,自己定义了语法,定义了语义,那么,我们可能需要问一下自己:我定义的这个逻辑系统满足可靠性么?上面的可靠性定理是指在命题逻辑中,我们定义了语法:自然推导规则,推导及其有效性;我们定义了语义:真值表,语义蕴含及其有效性。在由这些定义构成的一个命题逻辑系统中,像可靠性定理描述的那样的性质是满足的。一旦我们证明了一个逻辑系统满足了可靠性,我们就可以利用这个好的性质来做一些事。4.1.3可靠性有什么用?现在我们明白了,之前定义的命题逻辑系统满足可靠性。现在,我们就可以利用这一点来做一点事了。我们可以利用逻辑系统的可靠性来确定:有一些证明是不存在的。例如:在命题逻辑系统中给定前提φ1,φ2,…,φn,能否证明ψ?这其实是在问:φ1,φ2,…,φn|-ψ是否是有效的。如果这个前提和结论非常复杂,那么你很可能证明不出来,因为证明通常是需要一点灵感的,而灵感通常是难得的。但是,你证明不出来不能说明这个证明不存在。那我们应该怎么做呢?有了可靠性定理,我们就可以将问题转化为:φ1,φ2,…,φn|=ψ是否是有效的。

而这个问题,我们完全可以用真值表来确定。假如我们用真值表确定了,φ1,φ2,…,φn|=ψ是无效的,那么,我们完全可以断言:φ1,φ2,…,φn|-ψ是无效的。即证明不存在。因为根据可靠性定理,如果φ1,φ2,…,φn|-ψ是有效的,那么φ1,φ2,…,φn|=ψ是有效的,与我们根据真值表得出的结论相矛盾。

5完备性(Completeness)

5.1完备性是指什么?

完备性定理:令φ1,φ2,…,φn和ψ为命题逻辑中的公式,如果φ1,φ2,…,φn|=ψ是有效的,那么φ1,φ2,…,φn|-ψ是有效的。可以看出,这和可靠性定理的定义正好相反。这其实是在说,在一个逻辑系统中,如果从语义上看,φ1,φ2,…,φn|=ψ是有效的,那么我们一定可以为φ1,φ2,…,φn|-ψ找到一个证明。在命题逻辑中,完备性定理也是成立的。具体的证明过程参考1。

5.2完备性有什么用?与可靠性一样,完备性也是逻辑系统的性质。那么完备性有什么用呢?在一个逻辑系统中,如果我们知道一些前提是真的,即φ1,φ2,…,φn都为真,那么,我们想知道在这样的条件下,结论ψ也一定是真吗?即我们想知道φ1,φ2,…,φn|=ψ是否是有效的。那么我们可能想找一个由φ1,φ2,…,φn到ψ的证明,即利用推导规则将φ1,φ2,…,φn转化为φ.这时候,完备性就会告诉我们,如果φ1,φ2,…,φn|=ψ是有效的,那么,这样的证明一定存在。假如你的逻辑系统不满足完备性,那么即使φ1,φ2,…,φn|=ψ是有效的,但是它的证明也可能不存在,那你的努力可能就是徒劳的。

6结束关于可靠性与完备性的讨论到这里就结束了,这只是我学习参考资料1第1章的一些体会,这本书相当不错,特别推荐给诸位。如果有什么问题,欢迎随时讨论。

参考:1MichaelHuth,MarkRyan.面向计算科学的数理逻辑——系统建模与推理.2005

THE END
1.命题的定义是什么,真假命题是指什么命题的定义是什么 在数学中,一般把判断某一件事情的陈述句叫做命题。初中命题最常见的形式是“若p,则q”,其中p叫做命题的条件,q叫做命题的结论。命题有真命题和假命题,正确的命题叫做真命题,错误的命题叫做假命题。 命题的形式是什么 1、一个命题本身称之为原命题。 https://www.xhwx100.com/article/201.html
2.真命题和假命题是什么意思真命题就是正确的命题,即如果命题的题设成立,那么结论一定成立。https://edu.iask.sina.com.cn/jy/gTkdKX9fnJ.html
3.真命题和假命题的定义语义悖论是无论假设其真还是假设其假都不能成立的命题,就此意义而言,可称之为"不真不假命题".除了具有悖论性质的"不真不假命题",还存在着具有半悖论性质的"不真命题"和"不假命题".对于不真命题和不假命题,应该采取与对不真不假命题同样的态度.语言层次论能消除不真不假命题那样的语义悖论,同样也能消除不真https://www.unjs.com/h/b/283003.html
4.5.3.2《命题定理证明》知识和方法归纳4.?命题的分类:命题分为真命题和假命题. 真命题:题设成立,结论一定成立; 假命题:题设成立,结论不一定成立. 二、关于定理 1.定理的定义:命题的正确性是经过推理证实的,这样得到的真命题叫做定理; 三、关于证明 1.证明的定义:一个命题的正确性需要经过推理才能作出判断,这个推理过程叫做证明.? https://www.meipian.cn/2qwr6d01
5.数学教案教师及时指出:同学们发现了命题的两种情况.结论是正确的或结论是错误的,那么我们就有了对命题的一种分类:真命题和假命题. 2.给出真、假命题定义. 真命题:如果题设成立,那么结论一定成立,这样的命题,叫做真命题. 假命题:如果题设成立,结论不成立,这样的命题都是错误的命题,叫做假命题. 注意: (1)真命题中的“https://www.diyifanwen.com/jiaoan/qinianjishuxuejiaoan/203501076220350184821831.htm
6.命题逻辑范文9篇(全文)命题分为真命题和假命题,它是由题设和结论两部分组成。一般来说,一个命题存在原命题、逆命题、否命题、逆否命题四种形式。四种命题是相互的,具有意向性,把其中任何一个作为原命题,其余的可相应地成为逆命题、否命题和逆否命题;真命题与假命题具有不变性,在学习中要消除假命题不是命题的观点。 https://www.99xueshu.com/w/ikeyfhykopif.html
7.假言命题假言命题指形式为"如果A则B"的复合命题。又称条件命题。其在前的支命题叫做前件,在后的支命题叫做后件。假言命题陈述一种事物情况是另一种事物情况的条件。在形式逻辑中,命题联结词"如果,则"被理解为"前件真而后件假"是假的,即"如果 A则B"假,当且仅当A 真而B假;而当A假时,整个复合命题总是真的。在http://baike.soso.com/v11018081.htm
8.2022年10月自考00024普通逻辑真题试卷自考44.设有四个命题,其中两个命题是真命题,而另外两个命题是假命题:3 (1)或者甲考上大学,或者乙考上大学; (2)并非甲考.上大学; (3)乙考.上大学; (4)并非甲没考上大学。 问题:甲与乙是否考上大学?写出推理过程。 45.设以下几个条件成立: (1)如果甲是作家,那么乙不是律师。 (2)或者丙是作家,或者甲https://www.educity.cn/zikao/386013.html
9.命题可以分为四种:①伪命题,指的是无真假可言的命题;②永真命题命题可以分为四种:①伪命题,指的是无真假可言的命题;②永真命题,指的是不论在何种情况下都不可能假的命题;③永假命题,指的是不论在何种情况下都不可能真的命题;④可满足命题,指的是在有些情况下为真,在有些情况下为假的命题。 根据上述定义,下列属于永真命题的是: https://www.xiaomaigongkao.com/Article/article_details/id/1000014162.html
10.七年级命题定理证明教学设计3篇2、“同位角相等“是真命题吗?为什么?引导学生画图说明: 五、课堂作业(见测试题) 六、教学反思 七年级命题定理证明教学设计3 教学内容: 命题 教学目标: 了解命题、定义的含义;对命题的概念有正确的理解。会区分命题的题设和结论。知道判断一个命题是假命题的方法。 https://www.jy135.com/zhengming/951425.html
11.“真\假\负\否\逆\逆否\矛盾\否定”命题辨析“真\假\负\否\逆\逆否\矛盾\否定”命题辨析 刚开始学逻辑的同学经常会问“假命题和负命题一样吗”、“否命题和矛盾命题有区别吗”此类问题,下面我通过一篇文章把所有这种看上去类似的概念予以说明。 首先说什么是命题,命题就是表示判断的句子。比如“我是赵金川”这表示了一个判断,就是一个命题。而“赵金川https://card.weibo.com/article/m/show/id/2309404017788699181440
12.真命题,伪命题,假命题真命题,伪命题,假命题 AI这样说: 伪命题指的是看似是命题,但实际上不是命题,或者说是没有明确的真假性质的陈述语句。以下是一些伪命题的例子: 1. 人一生中最难忘的事情是永远不会被遗忘的。 2. 一天不吃苹果,医生远离我家门。 3. 蓝色和红色哪个更好?https://www.jianshu.com/p/e9f2300e5c1f