我们知道,简单命题函数与逻辑联结词可以组合成一些谓词表达式。有了谓词与量词的概念,谓词表达式所能刻划的日常命题就能广泛而深入得多了。但是,怎样的谓词表达式才能成为谓词公式并能进行谓词演算呢?下面先介绍谓词的合式公式。
我们把a(x1,x2,…,xn)称作谓词演算的原子公式,其中x1,x2,…,xn是客体变元,因此原子谓词公式包括下述形式的各种特例。如:q,a(x),a(x,y),a(f(x),y),a(x,y,z),a(a,y)等。
定义2-3·1谓词演算的合式公式,可由下述各条组成:
(1)原子谓词公式是合式公式。
(2) 若a是合式公式,则┓a是一个合式公式。
(3) 若a和b都是合式公式,则(a∧b),(a∨b)(a→b),和(a«b)是合式公式。
(4) 如果a是合式公式,x是a中出现的任何变元,则("x)a和(ヨx)a都是合式公式。
(5) 只有经过有限次地应用规则(1),(2),(3),(4)所得到的公式是合式公式。
在讨论命题公式时,曾用了关于圆括号的某些约定,即最外层的括号可以省略,在谓词合式公式中亦将遵守同样的约定,但需要注意,量词后面若有括号则不能省略。
谓词合式公式,今后简称谓词公式。
下面举例说明如何用谓词公式表达自然语言中一些有关命题。
例题1 并非每个实数都是有理数。(r(x),q(x))
解┓("x)(r(x)→q(x))
例题2 没有不犯错误的人。(f(x),m(x))
解┓(ヨx(m(x)∧┓f(x)))
例题3 尽管有人聪明,但未必一切人都聪明。(p(x),m(x))
解ヨx(m(x)∧p(x)∧┓("x(m(x)→p(x)))
例题4 这只大红书柜摆满了那些古书。
解法1 设f(x,y):x摆满了y
r(x):x是大红书柜
q(y):y是古书
a:这只 b:那些
r(a)∧q(b)∧f(a,b)
解法2 设a(x):x是书柜
b(x):x是大的
c(x):x是红的
d(y):y是古老的
e(y):y是图书
f(x,y):x摆满了y
a:这只b:那些
a(a)∧b(a)∧c(a)∧d(b)∧e(b)∧f(a,b)
由本例可知,对于命题翻译成谓词演算公式,机动性很大,由于对个体描述性质的刻划深度不同,就可翻译成不同形式的谓词公式。本例中r(x)表示x是大红书柜,而a(x)∧b(x)∧c(x)也可表示大红书柜,但后一种将更方便于对书柜的大小颜色进行讨论,这样对个体刻划深度的不同就可翻译成不同的谓词公式。
例题5 在数学分析中极限定义为:任给小正数ε,则存在一个正数δ,使得当0〈|x-a|〈δ时有|f(x)-b|〈ε。此时即称limf(x)=b
x→a
解 p(x,y)表示“x大于y”,q(x,y)表示“x小于y”,故lim(x)=b可表示为
x→a
("ε)(ヨδ)("x)(((p(ε,0)→p(δ,0)∧q(|x-a|,δ)∧p(|x-a|,0))→q(|f(x)-b|,ε))