Methode Formele LogicaSchema'sLogische niveau's en criteriaInhoudsopgave1. Niveau I: Waarheid / onwaarheid van beweringen 2. Niveau II: Vervulbaarheid / geldigheid 2.1. Waarheidswaarden-tabel voor PPL - tweewaardig,
voor twee variabelen.
2.2. Waarheidswaarden-tabel PDL - tweewaardig, voor twee variabelen. 2.3. Waarheidsgehalte en logische kracht. 2.4. Formules in gestandaardiseerde vorm. 2.5. Het beoordelen van theorieën (verzamelingen van proposities). 2.6. Contingentie en Vooronderstelling. 2.7. Elementaire Geldige en Ongeldige afleidingen. 2.8. Geldigheid, Vervulbaarheid en Contingentie. 2.9. Relaties tussen logische criteria van niveau II. 4. Tabel met Enkele Mijlpalen in de Meta-logica 5. Criteria in de formele logica Meta-waarheid: logische criteria
Niveau I:Waarheid / onwaarheidvan beweringen1.1. Waarheidswaarden-tabel voor PPL - tweewaardig.In een formeel logisch systeem worden alle mogelijke logische relaties bij een gekozen vocabulaire volledig gedefinieerd door middel van de waarheidswaarden-tabel. De waarheidswaarden-tabel voor het meest simpele logische systeem, de propositielogica (PPL), dekt - bij elk gekozen formalisme of format - hoe dan ook alle basiscombinaties die in het meest elementaire begin van elke vorm van redenering een rol spelen. Ze vormt daardoor echt de allereerste, noodzakelijke grondslag voor correct combinatorisch denken. Waarheidswaarden-tabel PPL - voor één variabele.Deze waarheidswaarden-tabel bevat alle mogelijke volgordes van waarden van twee variabelen (proposities) in de PPL, die twee waarden kunnen aannemen. De grondslag bestaat uit 1 variabele x 2 waarden = 2 basiscombinaties. Daarmee zijn 2 volgordes mogelijk, of reeksen van waarheidswaarden: waarvan elk een unieke logische relatie weergeeft. Hierdoor ontstaat de onderstaande meest eenvoudige tabel van 2 rijen bij 2 kolommen is 4 cellen.
Niveau II:Vervulbaarheid / geldigheid2.1. Waarheidswaarden-tabel voor PPL - tweewaardig.Waarheidswaarden-tabel PPL - met twee variabelen.Deze waarheidswaardentabel bevat alle mogelijke volgordes van waarheidswaarden bij de combinatie van twee variabelen die elk twee waarden kunnen aannemen. Deze uitgangsgegevens leveren allereerst 2 waarden keer 2 variabelen = 4 combinaties, oftewel mogelijke (individuele) objecttoestanden. De grondslag voor de tabel bestaat uit 2 waarden tot de macht 2 variabelen = 4 toestandcombinaties, oftewel mogelijke domeintoestanden. Daarmee zijn 2 tot de macht 4 = 16 volgordes mogelijk, of reeksen van waarheidswaarden, oftewel mogelijke (domein )toestandsrelaties, waarvan elk een unieke logische relatie weergeeft. Hierdoor ontstaat de onderstaande tabel van 4 kolommen bij 16 rijen is 64 cellen.
2.2. Waarheidswaarden-tabel voor PDL - tweewaardig.Waarheidswaarden-tabel voor PDL - met twee variabelen.In de predikatenlogica (PDL) kunnen eigenschappen (predikaten) worden toegepast op verschillende domein-elementen (via objectvariabelen, objectconstanten, en logische functies). Hierdoor nemen de combinatorische mogelijkheden nog eens hyper-exponentieel toe. In PDL worden vervolgens kwantoren toegepast op geprediceerde objectvariabelen, om regelmatige relaties tussen predicaties van dezelfde predicaatnaam op dezelfde variabelenaam compact weer te geven (conjunctieve relaties via universele kwantor, disjunctieve relaties via existentiële kwantor). Maar voordat we die regelmatigheden kunnen vinden, hebben we nog steeds te maken met die combinatorische explosie. Hieronder een uiterst simpel voorbeeld: voor een tweewaardig systeem, met een 'minuscule' omvang: één predicaat, van ariteit één, en een domein van slechts twee elementen. Daarmee komen we alweer op 16 mogelijke logische relaties.
2.3. Waarheidsgehalte en logische kracht.Logische kracht is omgekeerd evenredig aan waarheid. Gegeven een formule F - d.i. een mogelijke logische relatie onder formeel systeem L!- uit verzameling T* (met omvang t=v**(v**d) ).Hiervoor geldt: (a)
Logische kracht en contradictie.F is afleidbaar uit de maximale logische kracht in L!: d.i. contradictie (onwaarheid onder alle omstandigheden); oftewel onwaarheid; oftewel waarheidswaarde$0.{ j ( (F[j]
T*) ($0
F[j]) )j;
(b) j ($0
F[j]) j;
($0 ( j F[j]) ); ($0 ( j F [j]) ); ($0 ( j F[j]) ); ($0 (T* )) }. Logische kracht en waarheid.Uit F is de minimale logische kracht in L!afleidbaar: d.i. geldigheid (waarheid onder alle omstandigheden); oftewel waarheid; oftewel waarheidswaarde$1.{ j ( (F[j]
T*) (F[j]
(c) $1) )j;j (F[j]
$1) j;(( j F [j]) $1 );(( j F [j]) $1 );((j F[j]) $1 );((T*) $1 ) }.Contradictie, Logische kracht en waarheid.Combinatie van (a) en (b). { j ( (F[j]
T*) ( ($0
F[j]) (F[j]
$1) ) )j;j ( ($0
F[j]) (F[j]
$1 ) )j;( ($0 (j F[j]) ) ( ( j F[j]) $1 ) );( ($0 (j F[j]) ) ( ( j F[j]) $1 ) );( ($0 (j F [j]) ) ( (j F[j]) $1 ) );( ($0 (j F[j]) ) ( ( j F[j]) $1 ) );( ($0 (T* )) ( (T*) $1) );($0 $1) }.2.4. Formules in gestandaardiseerde vorm.In de formele logica wordt een verzameling van logische formules een theorie genoemd. De formules in de verzameling staan in de regel voor beweringen of redeneringen (proposities). Er bestaan in de formele logica een aantal gestandaardiseerde vormen waarmee formules of verzamelingen van formules helder, eenduidig en compact kunnen worden weergegeven, waardoor ze efficiënt bewerkt en beoordeeld kunnen worden, zgn. normaalvormen. Een handige vorm voor formules wanneer we ze willen beoordelen is de Conjunctief Normaal Vorm ( CNV), of Conjunctive Normal Form (CNF). Een formule inCNFheeft de vorm van een conjunctie van disjuncties. Met andere woorden, op de hoofdlijn van redenering bestaat een nevenstelling van één of meer conjuncten, waarbij elke conjunct bestaat uit een disjunctie samengesteld uit minstens één enkelvoudige formule (atoom of literaal).Een CNFmaakt daardoor uitsluitend gebruik van de connectieven {¬, , }.Algemene structuur van een |
Schema Geldigheid / Vervulbaarheid / Definiet-contingentie |
||
---|---|---|
1 |
± |
0 |
Niet noodzakelijk onwaar:Vervulbaar,Logische mogelijkheid. (Is nog niet hetzelfde als 'mogelijk waar'). SATBL(G);
(TAUT(G) D-CONTIN(G); ¬ ¬G; ((G ) (¬ (¬G ) ) ); { t ( (G
$ = c[t]) (c[t]
>$0) )t }; { j F
[j] G };
{ m
M![m] G }. { j ((F
[j] ¬F[j]) G) };
|
Onmogelijk waar:Onvervulbaar,Logisch uitgesloten. 'Uitgesloten grond'. ¬SATBL(G);
¬G; { t ( (G
$ = c[t]) (c[t] =
$0) )t }; {¬j ((¬
¬F[j]) (F[j]
G)) };
{¬m
M![m] G }. { j ((F
[j] ¬F[j]) G) };
|
|
Consistentie,Widerspruchsfreiheit. Verzameling K* is consistent: Uit K* is geen contradictie afleidbaar. CONSIS(K*);
{ ¬( (K* G) (K* ¬G) ) }; { ¬(K* ) }; { j ( ¬( (K* F[j]) (K* ¬F[j]) )j }; { j ( ¬( {K* F[j]} ) ¬( {K* ¬F[j]} ) )j }; { ¬j ( (
F[j] K* )
( ¬F[j] K * ) )j }. |
Inconsistentie,Inconsistent-ongeldigheid. Verzameling K* is inconsistent. Uit K* is een contradictie afleidbaar. INCNS(K*);
¬CONSIS(K*); { (K* G) (K* ¬G) }; { K* }; { j ( (K* F[j]) (K* ¬F[j])j }; { j ( ( {K* F[j]} ) ( {K* ¬F[j]} ) )j }; { j ( ( F
[j] K* )
( ¬F[j] K* ) )j }. |
|
Consistentiestelling,Fundamenteel theorema (Model-existence theorem): 'Consistentie impliceert Vervulbaarheid'. (Elke deelverzameling : (Consistent Vervulbaar)). {CONSIS(K*) SATBL(K*)};
{¬(K* ) ¬(K* )}. |
||
Noodzakelijk/ altijd waar:Geldig,Tautologie, Geldig-vervulbaarheid. TAUT(G);
G; { t ( (G
$ = c[t]) (c[t] =
$1) )t }; {¬j ((¬
¬F[j]) (F[j]
¬G)) };
{¬m
M![m] ¬G }. {¬j (F
[j] ¬F[j] G) };
|
Noch waar, noch onwaar:Definiet-contingentie,Contingent-ongeldigheid (ongeldig maar consistent), Contingent-vervulbaarheid (ongeldig maar vervulbaar), D-CONTIN(G);
{SATBL(G) ¬TAUT(G)}; {(¬ G) (¬ ¬G)}; { t ( (G
$ = c[t])
($0 <c[t]<$1) )t }; { j ((¬
¬F[j]) (F[j]
G)) }
{ h ((¬ ¬H[h]) (H[h] ¬G)) }; { (m
M![m] G)(n M! [n] ¬G) }. |
|
Niet noodzakelijk-waar:Ongeldig.Onvoldoende grond, non sequitur [nonseq]: NONSEQ(G);
¬TAUT(G); (D-CONTIN(G) ¬SATBL(G); ¬ G; { t ( (G
$ = c[t]) (c[t]
<$1) )t }; { j ((¬
¬F[j]) (F[j]
¬G)) };
{ m
M![m] ¬G }. |
||
Correctheid(Soundness in-formele-zin): 'Afleidbaar impliceert logisch gevolg'. Verzameling K* is correct. (Elke deelverzameling : (Afleidbaar Logisch gevolg)). CORRECT(K*);
{DRVBL(K*,G) SEQUIT(K* ,G)}; { (K* G) (K* G) }; { j ( (K* F[j]) (K* F[j]) ) }. |
||
Volledigheid(Completeness, Vollständigkeit). 'Waarheid/ Geldigheid impliceert Afleidbaarheid'. Verzameling K* is volledig: (Elke deelverzameling : (Waar/ Geldig Afleidbaar)). COMPLET(K*);
{SEQUIT(K*,G) DRVBL(K* ,G)}; { (K* G) (K* G) }; { j ( (K* F[i]) (K* F[j]) ) }. |
||
Maximaal consistentie:Verzameling K* is maximaal consistent: (Elke deelverzameling : (Logisch gevolg Afleidbaar)). MAXCONS(K*);
{ CONSIS(K*) COMPLET(K*) }; { (K* G) (K* G) }; { j ( (K* F[j]) (K* F[j]) )j }; { j ( CONSIS(K* \ {F[j] }) ¬CONSIS(K* {F[j] }) )j }; { j ( ( (F[j] K*) ( {K* ¬F[j] } ) ) ( ¬(F[j] K*) ¬( {K* F [j]} ) ) )j }; Implicaties: { j ( (F
[j] K*)
||(¬F[j] K*) ) j }; |
|
|
(·) Volledigheid van de PPL: bewijs door Emil L. Post (1920, Introduction to a general theory of elementary propositions). (·) Volledigheid van de PDL-I: bewijs door Kurt F. Gödel (1929/1930, Über die Vollständigkeit des Logikkalküls). |
(·) Onvolledigheid van de elementaire rekenkunde (first-order theory of natural numbers volgens het
logicistisch onderzoeksprogramma, dat gebaseerd was op de klassieke logica in het Organon van
Aristotelis, en was uitgewerkt in de Grundgesetze der Arithmetik van F.L. Gottlob Frege (1893, 1903) en de
Principia Mathematica van Bertrand Russell en Alfred North Whitehead, delen I-III (1910, 1912, 1913): bewijs door Kurt Gödel (1931, Über formal unentscheidbare Sätze der Principia Mathematica und verwandter Systeme 1 ). |
Schema Beslisbaarheid en Recursiviteit |
|||
---|---|---|---|
1 |
± |
||
Beslisbaar,Decidable: De vraag of een expressie G een definiete (waarheids)waarde heeft, is altijd te beantwoorden: De (waarheids)waarde van G is altijd afleidbaar met een eindig bewijs. |
Onbeslisbaar,Undecidable: De vraag of een expressie G een definiete (waarheids)waarde heeft, is niet altijd te beantwoorden: De (waarheids)waarde van G is niet altijd afleidbaar met een eindig bewijs. |
||
G is Waarheidswaardebeslisbaar: DECIDBL(G);
{( ( G $1) )||( ( G$0) ) };{( ( G ) ) ||( ( ¬G ) ) };Implicaties: { ( (
G )
||( ¬G ) ) }. { (
( G
||¬G ) ) }; { (
G
||¬G ) }; { G
||¬G } (altijd logische waarde).$1 (waarheid). |
G is Niet waarheidswaardebeslisbaar: ¬DECIDBL(G);
{ (¬ ( G $1) ) (¬ ( G$0) ) };{ (¬ ( G ) ) (¬ ( ¬G ) ) }; Implicaties: { ¬ ( (
G )
||( ¬G ) ) }; { ¬ (
( G
||¬G ) ) }; { ¬ (
G
||¬G ) }; { } (geen logische waarde);
$0 (geen waarheid). |
||
G is Validiteitsbeslisbaar: { ( (
G) )
||( (¬ G) ) };Implicaties: { ( (
G )
||( ¬ G ) ) }; { (
G )
||( ¬ G ) }. { TAUT(G)
||¬SATBL(G) } (altijd validiteitswaarde).$1 (waarheid).G is determinaat. |
G is Niet validiteitsbeslisbaar: { (¬ (
G) ) (¬
(¬ G) ) };
Implicaties: { ¬ ( (
G )
||( ¬ G ) ) }. { ¬(
G ) ¬( ¬G ) }.
{ D-CONTIN(G) } (geen validiteit
swaarde).
$0 (geen waarheid).G is indeterminaat. |
||
Recursief:Onder alle invoer is het systeem 'halting' (terminerend in eindige tijd). |
Niet-recursief:Onder sommige invoer blijft het systeem (mogelijkerwijs) oneindig 'looping'. |
||
RC(G);
{ RE(G) CO-RE(G) }; { ( ( G) ) ||( (¬ G) ) };Implicaties: { ( (
G)
||(¬ G) ) }. |
¬RC(G);
{ ¬RE(G) ¬CO-RE(G) }. { (¬ ( G) ) (¬ (¬ G) ) }; Implicaties: { ¬ ( (
G)
||(¬ G) ) }. |
||
Recursief |
Co-recursief |
|
|
Verzameling K* is Recursief opsombaar: Als K* een uitkomst heeft, dan is dat altijd aantoonbaar. RE(K*);
{ k ( (Ks*[k] K*) j ( (Ks*[k] F[j]) (Ks*[k] F[j]) )j )k }. |
Complement van K* is Recursief opsombaar: Als K* geen uitkomst heeft, dan is dat altijd aantoonbaar. CO-RE(K*);
{ k ( (Ks*[k] K*) j ( ¬(Ks*[k] F[j]) ¬(Ks*[k] F[j]) )j )k }. |
Verzameling K* is niet Recursief opsombaar: Als K* een uitkomst heeft, dan is dat niet altijd aantoonbaar. ¬RE(K*);
{ k ( (Ks*[k] K*) j ( (Ks*[k] F[j]) ¬(Ks*[k] F[j]) )j )k }. |
Complement van K* is niet Recursief opsombaar: Als K* geen uitkomst heeft, dan is dat niet altijd aantoonbaar. ¬CO-RE(K*);
{ k ( (Ks*[k] K*) j ( ¬(Ks*[k] F[j]) ¬¬(Ks*[k] F[j]) )j )k }. |
Verzameling K* is Recursief opsombaar (via Turing Machine procedure): Als K* een uitkomst heeft, dan is dat altijd berekenbaar. RE(K*)TM;
{ k ( (Ks*[k] K*) j h ( (TM[h](Ks*[k]) F[j]) m (TM[m](K* ) (TM[h](Ks*[k]) F [j]) )m )h ,j )k }. |
Complement van K* is Recursief opsombaar (via Turing Machine procedure): Als K* geen uitkomst heeft, dan is dat altijd berekenbaar. CO-RE(K*)TM;
{ k ( (Ks*[k] K*) j h ( ¬(TM[h](Ks*[k]) F[j]) m ( (TM[m](K* ) ¬(TM[h](Ks*[k]) F [j]) )m )h ,j )k }. |
Verzameling K* is niet Recursief opsombaar (via Turing Machine procedure): Als K* een uitkomst heeft, dan is dat niet altijd berekenbaar. ¬RE(K*)TM;
{ k ( (Ks*[k] K*) j h ( (TM[h](Ks*[k]) F[j]) ¬m (TM[m](K* ) (TM[h](Ks*[k]) F [j]) )m )h ,j )k }. |
Complement van K* is niet Recursief opsombaar (via Turing Machine procedure): Als K* geen uitkomst heeft, dan is dat niet altijd berekenbaar. ¬CO-RE(K*)TM;
{ k ( (Ks*[k] K*) j h ( ¬(TM[h](Ks*[k]) F[j]) ¬m (TM[m](K* ) ¬(TM[h](Ks*[k]) F [j]) )m )h ,j )k }. |
(·) 'Effective procedure' (Hilbert, 1900, 1928). (·) 'Recursive function' (Gödel, 1930, 1931). (·) 'Lambda definable function' (Church, 1935, 1936). (·) 'Turing Machine computable function' (Turing, 1936, 1937). |
(·) Onbeslisbaarheid/ niet-recursiviteit van de elementaire calculus van natuurlijke getallen (elementary number theory): bewijs door Alonzo Church, (1935/1936, An Unsolvable Problem of Elementary Number Theory). (·) Onbeslisbaarheid/ niet-recursiviteit van de gehele elementaire rekenkunde (first order arithmetic): bewijs door Alan M. Turing (1936/1937, On computable numbers, with an application to the Entscheidungsproblem). |
Auteur | Jaar | Formalisme | Domein | Criterium | |
---|---|---|---|---|---|
Hilbert | 1900,1928 | Effectieve procedure (hypothetisch) | Wiskunde, Logica |
Decidability; Entscheidbarheit; Entscheidungs-definitheit; Beslisbaarheid. |
|
Post | 1920 |
Truth table method |
PPL |
Completeness; Vollständigkeit; Volledigheid. |
|
Gödel | 1929/1930 | Deduction | PDL-I |
Completeness; Vollständigkeit; Volledigheid. Recursief opsombaar (Recursively enumerable) |
|
Gödel | 1931 | Gödel-nummering |
PDL-I, Rekenkunde van Natuurlijke getallen First-order theory of natural numbers (Principia Mathematica) |
Einige formal unentscheidbare Satze: Unvollständigkeit; Onvolledigheid. Niet-Recursief opsombaar (Not recursively enumerable). |
|
Church | 1935/1936 |
Lambda-calculus (Lambda-definable): Recursive functions of positive integers |
PDL-I, Rekenkunde Natuurlijke getallen: Elementary number theory |
Unsolvable problem: Undecidability; Unentscheidbarheit; Onbeslisbaarheid. |
|
Turing | 1936/1937 |
(Universal) Turing machine (Turing machine computability) |
PDL-I, Rekenkunde: First order arithmetic |
Undecidability; Unentscheidbarheit; Onbeslisbaarheid |