离散数学第六课

推理的形式结构

◆ 推理 是从前提推出结论的思维过程

◆ 前提 (premise) ,或称假设 (hypothesis) ,是指已知的命题公式 A₁,A₂,...,Aₙ

◆ 结论 (conclusion) 是从前提出发应用推理规则推出的命题公式 B

◆ 若对于 A₁,A₂,...,Aₙ 和 B 中出现的命题变项的任一赋值,或者 A₁∧A₂∧...∧Aₙ 为假,或者当 A₁∧A₂∧...∧Aₙ为真时 B 也为真,则称由前提 A₁,A₂,...,Aₙ 推 B 的推理是正确的 或有效的 ,并称 B 为有效的结论


判断下列推理是否正确:

{p,p → q} ⊢ q

{ p,q → p } ⊢ q


◆ 正确的推理 或有效的推理 即是指 A₁ ∧ A₂ ∧ ... ∧ Aₙ → B 是重言式

◆ 由命题公式 A₁, A₂, ..., Aₙ 推 B 的推理正确当且仅当 A₁∧A₂∧...∧Aₙ→B 为重言式


◆ 解推理问题的基本方法是:

  1. 将命题符号化
  2. 写出前提、结论和推理的形式结构
  3. 对推理形式的正确性进行判断

◆ 这里考虑的是推理形式结构的有效性 ,而不是结论的正确性 。

(推理正确不能保证结论一定正确)


◆ 例如:判断下面推理是否正确

◆ 如果三角形的两边相等,则其所对的角相等;一个三角形的两边不相等,所以其所对的角不相等。

◆ 设 p: 三角形的两边相等;q:三角形的两边所对的角相等

◆ 则推理的形式结构为:(p → q) ∧ (¬p → ¬q)

◆ 该蕴涵式不是重言式,表明推理不正确,或论证并非有效


判断下列推理是否正确,并写成前提、结论和推理的形式结构

{p, p → q} ⊢ q

(p ∧ (p → q)) → q


◆ 判断一个推理形式是否正确,从定义上讲就是判断一个蕴涵式是否是重言式

◆ 判定公式类型方法

◆ 真值表法

◆ 等值演算法

◆ 主析取范式法


・例 判断下面推理是否正确

・(1) 若今天是 1 号,则明天是 5 号。今天是 1 号。所以,明天是 5 号

解 设 p:今天是 1 号,q:明天是 5 号.

推理的形式结构:

用等值演算法

(p→q)∧p→q

⇔ ¬((¬p∨q)∧p)∨q

⇔ ¬p∨¬q∨q ⇔ 1

由 (p→q)∧p→q 为重言式可知推理正确


另一种思考方式:

・(2) 若今天是 1 号,则明天是 5 号。明天是 5 号。所以,今天是 1 号

推理的形式结构: (p→q)∧q→p

用主析取范式法

(p→q)∧q→p

⇔ (¬p∨q)∧q→p

⇔ ¬((¬p∨q)∧q)∨p

⇔ ¬q∨p

⇔ (¬p∧¬q)∨(p∧¬q)∨(p∧¬q)∨(p∧q)

⇔ m₀∨m₂∨m₃

结果不含 m₁, 故 01 是成假赋值,非重言式所以推理不正确


推理的形式结构

  1. {A₁, A₂, ..., Aₙ} ⊢ B
    若推理正确,记为 {A₁, A₂, ..., Aₙ} ⊨ B
  2. A₁∧A₂∧...∧Aₙ → B
    若推理正确,记为 A₁ ∧ A₂ ∧ ... ∧ Aₙ ⇒ B
  3. 前提:A₁, A₂, ..., Aₙ
    结论:B

例题 判断下面各推理理论是否正确

(1)如果天气凉快,小王就不去游泳。天气凉快,所以小王没去游泳

(2)如果我上街,我一定去新华书店。我没上街,所以我没去新华书店。

解:(1)设 p:天气凉快。q:小王去游泳。

推理形式结构:(p → ¬q) ∧ p → ¬q

推理形式结构为 重言式,所以推理正确

p q ¬q (p→¬q) (p→¬q)∧p (p→¬q)∧p→¬q

0 0 1 1 0 1

0 1 0 1 0 1

1 0 1 1 1 1

1 1 0 0 0 1


例题 判断下面各推理理论是否正确

(1)如果天气凉快,小王就不去游泳。天气凉快,所以小王没去游泳

(2)如果我上街,我一定去新华书店。我没上街,所以我没去新华书店。

解:(2)设 p:我上街。q:我去新华书店。

前提:(p → q),¬p

结论:¬q

推理结构非重言式,所以推理不正确

((p → q) ∧ ¬p) → ¬q

⇔ ¬((¬p∨q) ∧ ¬q)∨¬q

⇔ (p ∧ q) ∨ ¬q

⇔ p ∨ ¬q


◆ 采用判定公式类型的方法来判断推理形式的正确与否具有一般性、广泛性的优点,

◆ 但不足也很明显

  • 不能直观看出由前提到结论的推演过程
  • 而且也难于推广到谓词逻辑中使用

◆ 建立推理演算的证明方法**(亦称演绎法)**

  • 从前提 A₁, A₂, ..., Aₙ 出发
  • 配合使用基本推理公式 和几条推理规则
  • 逐步推演出结论 B

◆ 定理(基本推理公式)以下蕴涵式皆为重言式:(重言蕴涵式)

(背过,连叫啥都要记住,因为在写式子时,用了啥也要写。不像之前的等值式,其实等值式也最好知道名字吧------------。。。。)

  1. A ⇒ (A∨B) 附加律
  2. (A∧B) ⇒ A 化简律
  3. (A→B)∧A ⇒ B 假言推理
  4. (A→B)∧¬B ⇒ ¬A 拒取式
  5. (A∨B)∧¬B ⇒ A 析取三段论
  6. (A→B)∧(B→C) ⇒ (A→C) 假言三段论
  7. (A↔B)∧(B↔C) ⇒ (A↔C) 等价三段论
  8. (A→B)∧(C→D)∧(A∨C) ⇒ (B∨D) 构造性二难
  9. (A→B)∧(¬A→B) ⇒ B  构造性二难(特殊形式)
  10. (A→B)∧(C→D)∧(¬B∨¬D) ⇒ (¬A∨¬C) 破坏性二难

每个等值式可产生两个推理定律

如, 由 A↔¬¬A

可产生 A⇒¬¬A 和 ¬¬A⇒A

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