Muvofiqlik - Consistency

Yilda klassik deduktiv mantiq, a izchil nazariya bu sabab bo'lmaydi a ziddiyat.[1] Qarama-qarshilikning etishmasligi yoki semantik, ham sintaktik jihatdan aniqlanishi mumkin. Semantik ta'rifda nazariya, agar u mavjud bo'lsa, izchil bo'ladi, deyiladi model, ya'ni mavjud sharhlash barchasi ostida formulalar nazariyada haqiqat. Bu an'anaviy ravishda ishlatiladigan ma'no Aristotel mantig'i, ammo zamonaviy matematik mantiqda bu atama qoniqarli o'rniga ishlatiladi. Sintaktik ta'rifda nazariya bayon etilgan yo'q bo'lsa, izchil bo'ladi formula ikkalasi ham shunday va uni inkor etish oqibatlari to'plamining elementlari . Ruxsat bering to'plami bo'ling yopiq jumlalar (norasmiy "aksiomalar") va dan isbotlanadigan yopiq jumlalar to'plami rasmiy deduktiv tizim asosida (ko'rsatilgan, ehtimol yopiq). Aksiomalar to'plami bu izchil qachon hech qanday formula uchun .[2]

Agar ushbu semantik va sintaktik ta'riflar ma'lum bir deduktivda tuzilgan har qanday nazariya uchun teng keladigan deduktiv tizim mavjud bo'lsa mantiq, mantiq deyiladi to'liq.[iqtibos kerak ] Ning to'liqligi sentensial hisob tomonidan isbotlangan Pol Bernays 1918 yilda[iqtibos kerak ][3] va Emil Post 1921 yilda,[4] to'liqligi esa predikat hisobi tomonidan isbotlangan Kurt Gödel 1930 yilda,[5] ga nisbatan cheklangan arifmetikaning barqarorligini isbotlash induksion aksioma sxemasi Akkermann (1924), fon Neyman (1927) va Gerbrand (1931) tomonidan isbotlangan.[6] Kabi kuchli mantiq ikkinchi darajali mantiq, to'liq emas.

A mustahkamlik isboti a matematik isbot ma'lum bir nazariya izchil ekanligi.[7] Matematikaning dastlabki rivojlanishi isbot nazariyasi matematikaning bir qismi sifatida yakuniy qat'iylik dalillarini taqdim etish istagi bilan boshqarilgan Hilbertning dasturi. Hilbertning dasturiga kuchli ta'sir ko'rsatdi to'liqsizlik teoremalari, bu etarli darajada kuchli dalil nazariyalari o'zlarining izchilligini isbotlay olmasligini ko'rsatdi (aslida ular izchil bo'lishi sharti bilan).

Moddiy nazariya yordamida izchillikni isbotlash mumkin bo'lsa-da, ko'pincha mantiqning ba'zi modellariga murojaat qilish kerak bo'lmasdan, faqat sintaktik usulda amalga oshiriladi. The kesib tashlash (yoki unga teng ravishda normalizatsiya ning asosiy hisob agar mavjud bo'lsa) hisoblashning izchilligini nazarda tutadi: yolg'onning aniq isboti bo'lmaganligi sababli umuman qarama-qarshilik yo'q.

Arifmetik va to'plamlar nazariyasidagi izchillik va to'liqlik

Kabi arifmetik nazariyalarda Peano arifmetikasi, nazariya va uning izchilligi o'rtasida murakkab bog'liqlik mavjud to'liqlik. Agar o'z tilidagi har bir for formula uchun kamida at yoki ¬φ ning bittasi nazariyaning mantiqiy natijasi bo'lsa, nazariya to'liq bo'ladi.

Presburger arifmetikasi qo'shilgan tabiiy sonlar uchun aksioma tizimi. Bu ham izchil, ham to'liq.

Gödelning to'liqsizligi teoremalari har qanday etarlicha kuchli ekanligini ko'rsating rekursiv ravishda sanab o'tish mumkin arifmetik nazariya ham to'liq, ham izchil bo'lishi mumkin emas. Gödel teoremasi nazariyalariga taalluqlidir Peano arifmetikasi (PA) va ibtidoiy rekursiv arifmetikasi (PRA), lekin unday emas Presburger arifmetikasi.

Bundan tashqari, Gödelning ikkinchi to'liqsizligi teoremasi shuni ko'rsatadiki, arifmetikaning etarlicha kuchli rekursiv ravishda sanab o'tiladigan nazariyalarining izchilligi ma'lum bir usul bilan sinab ko'rilishi mumkin. Bunday nazariya, agar shunday bo'lsa, mos keladi emas nazariyaning Gödel jumlasi deb nomlangan ma'lum bir jumlani isbotlang, bu nazariyaning haqiqatan ham izchil ekanligi haqidagi da'volarning rasmiylashtirilgan bayonoti. Shunday qilib, arifmetikaning etarlicha kuchli, rekursiv ravishda sanab o'tilgan, izchil nazariyasining izchilligi ushbu tizimning o'zida hech qachon isbotlanmaydi. Xuddi shu natija arifmetikaning etarlicha kuchli qismini tavsiflashi mumkin bo'lgan rekursiv ravishda sanab o'tiladigan nazariyalar uchun ham amal qiladi. Zermelo-Fraenkel to'plamlari nazariyasi (ZF). Ushbu nazariyalar o'zlarining Gödel jumlasini isbotlay olmaydi - agar ular bir-biriga mos keladigan bo'lsa, odatda ishoniladi.

ZF ning barqarorligi ZFda isbotlanmaganligi sababli, kuchsizroq tushuncha nisbiy izchillik to'plam nazariyasida (va boshqa etarlicha ekspresif aksiomatik tizimlarda) qiziqarli. Agar T a nazariya va A qo'shimcha hisoblanadi aksioma, T + A ga nisbatan izchil deb aytilgan T (yoki shunchaki A bilan mos keladi Tagar buni isbotlash mumkin bo'lsa T keyin mos keladi T + A izchil. Agar ikkalasi ham bo'lsa A va ¬A bilan mos keladi T, keyin A deb aytilgan mustaqil ning T.

Birinchi darajali mantiq

Notation

(Turniket belgisi) ning quyidagi kontekstida matematik mantiq, "dan tasdiqlanadigan" degan ma'noni anglatadi. Anavi, o'qiydi: b dan tasdiqlanishi mumkin a (ba'zi bir rasmiy tizimlarda). Qarang Mantiqiy belgilar ro'yxati. Boshqa hollarda, turniket belgisi shuni anglatishi mumkin; ning chiqarilishiga ruxsat beradi. Qarang: Matematik belgilar ro'yxati.

Ta'rif

  • To'plam formulalar birinchi darajadagi mantiqda izchil (yozma) ) formulasi bo'lmasa shu kabi va . Aks holda bu nomuvofiq (yozma) ).
  • deb aytilgan shunchaki izchil agar formula bo'lmasa ning , ikkalasi ham va inkor ning ning teoremalari .[tushuntirish kerak ]
  • deb aytilgan mutlaqo izchil yoki Post izchil tilidagi kamida bitta formula bo'lsa ning teoremasi emas .
  • deb aytilgan maksimal darajada izchil agar har bir formula uchun bo'lsa , agar nazarda tutadi .
  • deyiladi guvohlarni o'z ichiga oladi agar shaklning har bir formulasi uchun bo'lsa mavjud a muddat shu kabi , qayerda belgisini bildiradi almashtirish har birining yilda tomonidan a ; Shuningdek qarang Birinchi darajali mantiq.[iqtibos kerak ]

Asosiy natijalar

  1. Quyidagilar teng:
    1. Barcha uchun
  2. Har qanday qoniqarli formulalar to'plami izchil, bu erda formulalar to'plami agar u mavjud bo'lsa, qoniqarli bo'ladi shu kabi .
  3. Barcha uchun va :
    1. Agar unday bo'lmasa , keyin ;
    2. agar va , keyin ;
    3. agar , keyin yoki .
  4. Ruxsat bering maksimal darajada izchil formulalar to'plami bo'lsin va u o'z ichiga oladi guvohlar. Barcha uchun va :
    1. agar , keyin ,
    2. yoki yoki ,
    3. agar va faqat agar yoki ,
    4. agar va , keyin ,
    5. agar va faqat muddat bo'lsa shu kabi .[iqtibos kerak ]

Xenkin teoremasi

Ruxsat bering bo'lishi a belgilar to'plami. Ruxsat bering maksimal darajada izchil to'plam bo'lishi o'z ichiga olgan formulalar guvohlar.

A ni aniqlang ekvivalentlik munosabati to'plamida - muddatlari agar , qayerda bildiradi tenglik. Ruxsat bering ni belgilang ekvivalentlik sinfi o'z ichiga olgan atamalar ; va ruxsat bering qayerda ramzlar to'plamiga asoslangan atamalar to'plamidir .

Aniqlang -tuzilishi ustida , shuningdek muddatli tuzilma ga mos keladi , tomonidan:

  1. har biriga -ariy munosabat belgisi , aniqlang agar [8]
  2. har biriga -ar funktsiya belgisi , aniqlang
  3. har bir doimiy belgi uchun , aniqlang

O'zgaruvchan tayinlashni aniqlang tomonidan har bir o'zgaruvchi uchun . Ruxsat bering bo'lishi muddat sharhlash bilan bog'liq .

Keyin har biri uchun -formula :

agar va faqat agar [iqtibos kerak ]

Isbotning eskizi

Tasdiqlash uchun bir nechta narsalar mavjud. Birinchidan, bu aslida ekvivalentlik munosabati. Keyin, (1), (2) va (3) aniq belgilanganligini tekshirish kerak. Bu haqiqatdan kelib chiqadi ekvivalentlik munosabati bo'lib, shuningdek (1) va (2) ning tanlovidan mustaqil ekanligini isbotlashni talab qiladi sinf vakillari. Nihoyat, formulalar bo'yicha induksiya bilan tasdiqlanishi mumkin.

Model nazariyasi

Yilda ZFC to'plamlari nazariyasi klassik bilan birinchi darajali mantiq,[9] an nomuvofiq nazariya yopiq hukm mavjud bo'lgan narsalardan biridir shu kabi ikkalasini ham o'z ichiga oladi va uni inkor etish . A izchil nazariya quyidagilardan biri mantiqiy ekvivalent shartlar mavjud

  1. [10]

Shuningdek qarang

Izohlar

  1. ^ Tarski 1946 yil buni quyidagicha bayon qiladi: «deduktiv nazariya deyiladi izchil yoki qarama-qarshi bo'lmagan agar ushbu nazariyaning hech qanday tasdiqlangan bayonoti bir-biriga zid kelmasa yoki boshqacha qilib aytganda, agar bir-biriga zid bo'lgan ikkita jumla bo'lsa ... hech bo'lmaganda bittasini isbotlab bo'lmaydi ", (135-bet) bu erda Tarski belgilaydi. qarama-qarshi quyidagicha: "So'z yordamida emas bittasi inkor har qanday jumla; birinchisi ikkinchisini inkor qilish bo'lgan ikkita jumla deyiladi qarama-qarshi jumlalar"(20-bet). Ushbu ta'rif" isbot "tushunchasini talab qiladi. Gödel 1931 yil tushunchani shunday belgilaydi: ". sinf tasdiqlanadigan formulalar aksiomalarni o'z ichiga olgan va "tezkor natija" munosabati bilan yopilgan, ya'ni formulaning eng kichik klassi deb belgilangan. v ning a va b sifatida belgilanadi darhol natija xususida modus ponens yoki almashtirish; cf Gödel 1931 yil, van Heijenoort 1967 yil, p. 601. Tarski "dalilni" norasmiy ravishda "bayonotlar ma'lum printsiplarga muvofiq bir-birlarini aniq tartibda kuzatib boradi ... va ularning haqiqiyligini aniqlashga qaratilgan mulohazalar bilan birga keladi" deb tushuntiradi [barcha haqiqiy binolar uchun haqiqiy xulosa - Reyxenbax 1947 yil, p. 68] "sf Tarski 1946 yil, p. 3. Kleene 1952 yil ketma-ketlikdagi har bir formula yoki aksioma yoki oldingi formulalarning "tezkor natijasi" bo'ladigan formulalarning cheklangan ketma-ketligi yoki induktsiya yoki parafrazaga nisbatan tushunchani belgilaydi; "A dalil dalil deb aytiladi ning uning oxirgi formulasi va bu formula deyiladi (rasmiy ravishda) tasdiqlanadigan yoki a (rasmiy) teorema "cf Kleene 1952 yil, p. 83.
  2. ^ Xodjes, Uilfrid (1997). Qisqa model nazariyasi. Nyu-York: Kembrij universiteti matbuoti. p. 37. Ruxsat bering imzo bo'ling, nazariya va jumla . Biz buni aytamiz a oqibat ning yoki bu sabab bo'ladi , ramzlarda , agar har bir model ning modeli . (Xususan, agar unda modellar yo'q sabab bo'ladi .)
    Ogohlantirish: agar biz buni talab qilmasak keyin bir dalil bor dan . Qanday bo'lmasin, infinitar tillar bilan har doim ham nimani isbotlash mumkinligi aniq emas. Ba'zi yozuvchilar foydalanadilar degani shu dan ajratib olinadi ba'zi bir rasmiy rasmiy dalil hisob-kitoblarida va ular yozadilar bizning tushunchamiz uchun (biz bilan to'qnash keladigan belgi ). Birinchi darajali mantiq uchun ikki xil sabab, ko'rib chiqilayotgan dalilni hisoblash uchun to'liqlik teoremasiga to'g'ri keladi.
    Biz buni aytamiz bu yaroqli, yoki a mantiqiy teorema, ramzlarda , agar har birida to'g'ri -tuzilma. Biz buni aytamiz bu izchil agar ba'zilarida to'g'ri -tuzilma. Xuddi shunday biz nazariya deymiz bu izchil agar u modelga ega bo'lsa.
    L infinity omega tarkibidagi ikkita S va T nazariyalar, agar ular bir xil modellarga ega bo'lsa, ya'ni Mod (S) = Mod (T) ga teng bo'lsa, deymiz.
    (Iltimos, 30-betdagi T (T) ta'rifiga e'tibor bering ...)
  3. ^ van Heijenoort 1967 yil, p. 265 ta ta'kidlashicha, Bernays mustaqillik aksiomalarining Matematikaning printsipi, natija 1926 yilgacha nashr etilmagan, ammo Bernays ularni isbotlashi haqida hech narsa demaydi izchillik.
  4. ^ Post, PM Heijenoortning sharhlari va Postning 1931 yilgi PMning taxminiy hisob-kitoblarining izchilligi va to'liqligini isbotlaydi. Elementar takliflarning umumiy nazariyasiga kirish yilda van Heijenoort 1967 yil, 264-bet. Shuningdek Tarski 1946 yil, pp. 134ff.
  5. ^ cf van Heijenoortning sharhlari va Gödelning 1930 y Mantiqning funktsional hisobi aksiomalarining to'liqligi yilda van Heijenoort 1967 yil, s. 582ff.
  6. ^ cf van Heijenoortning sharhi va Herbrandning 1930 y Arifmetikaning izchilligi to'g'risida yilda van Heijenoort 1967 yil, s. 618ff.
  7. ^ Norasmiy ravishda Zermelo-Fraenkel to'plamlari nazariyasi odatda qabul qilinadi; norasmiy matematikaning ba'zi lahjalari odatda qabul qiladi tanlov aksiomasi bunga qo'chimcha.
  8. ^ Ushbu ta'rif tanlovdan mustaqil ning substitutivlik xususiyatlari tufayli va maksimal mustahkamlik .
  9. ^ matematikaning boshqa sohalariga oid ko'plab dasturlarda keng tarqalgan holat, shuningdek oddiy fikrlash tartibi norasmiy matematika fizika, kimyo, muhandislik bo'yicha hisob-kitoblar va dasturlarda
  10. ^ ga binoan De Morgan qonunlari

Adabiyotlar

  • Klin, Stiven (1952). Metamatematikaga kirish. Nyu-York: Shimoliy-Gollandiya. ISBN  0-7204-2103-9.CS1 maint: ref = harv (havola) 10 ta taassurot 1991 yil.
  • Reyxenbax, Xans (1947). Ramziy mantiq elementlari. Nyu-York: Dover. ISBN  0-486-24004-5.CS1 maint: ref = harv (havola)
  • Tarski, Alfred (1946). Mantiq va deduktiv fanlari metodologiyasiga kirish (Ikkinchi nashr). Nyu-York: Dover. ISBN  0-486-28462-X.CS1 maint: ref = harv (havola)
  • van Heijenoort, Jan (1967). Frejdan Gödelgacha: Matematik mantiq bo'yicha manbaviy kitob. Kembrij, MA: Garvard universiteti matbuoti. ISBN  0-674-32449-8.CS1 maint: ref = harv (havola) (Pbk.)
  • "Mustahkamlik". Kembrij falsafa lug'ati.
  • Ebbinghaus, H.D .; Flum, J .; Tomas, V. Matematik mantiq.
  • Jevons, W. S. (1870). Mantiqning boshlang'ich darslari.

Tashqi havolalar