Структуры данных и модели вычислений
Некоторые сведения из математической логики
Напомним кратко основную цепочку построений математической логики, используемых в логическом программировании. Известно, что любое предложение в логике предикатов логически равносильно предложению в предваренной нормальной форме, то есть в такой форме, когда в начале расположены все ее кванторы, за которыми расположена бескванторная ее часть. Рассмотрим пример такой формулы
|
(1) |
где — предикатные символы соответствующей арности; , — индивидные переменные.
Известно, что по любому предложению в предваренной нормальной форме можно построить так называемое сколемовское предложение . Для этого избавляются от кванторов существования следующим образом. Пусть ( — самое левое вхождение квантора существования в рассматриваемую формулу и перед ним расположены кванторов общности с переменными . Выбираем новый -местный функциональный символ , вхождение удаляем из формулы, а каждое вхождение переменной заменяем термом . Аналогичным образом избавляемся и от других кванторов существования. В результате получим сколемовскую формулу для исходной формулы .
Так, для формулы (1) соответствующая сколемовская формула будет иметь вид
|
(2) |
полученный из (1) заменой на , а
на . Заметим, что если бы было , то переменная заменялась бы на новую константу. Процесс получения сколемовской формулы по заданной формуле называется сколемизацией.
Известно, что сколемовская формула , соответствующая формуле , может быть логически неравносильна формуле , однако они либо обе выполнимы, либо обе невыполнимы (равносильность по выполнимости). Для иллюстрации этого факта рассмотрим простую формулу
которая интуитивно выражает существование функции , такой, что для любого элемента выполняется . При сколемизации она превращается в формулу
Равносильность по выполнимости формулы и соответствующей ей сколемовской формулы может быть использована следующим образом. Предположим, мы хотим доказать, что формула является логическим следствием формул и . Это сводится к доказательству невыполнимости формулы
или соответствующей ей сколемовской формулы, что технически осуществить оказывается проще.
