离散数学-公式和定理

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写在前面:

本内容主要用于在写题目过程中减少翻书过程,将常用公式做个合集

命题逻辑

基本等价公式

幂等律   \quad G \lor G = G \qquad G \land G = G

交换律   \quad G \lor H = H \lor G \qquad G \land H = H \land G

结合律   \quad G \lor (H \lor S) = (G \lor H) \lor S \qquad G \land (H \land S) = (G \land H) \land S

吸收律   \quad G \lor (G \land H) = G \qquad G \land (G \lor H) = G

分配率   \quad G \lor (H \land S) = (G \lor H) \land (G \lor S) \qquad G \land (H \lor S) = (G \land H) \lor (G \land S)

同一律   \quad G \lor 0 = G \qquad G \land 1 = G

零 律   \quad G \land 0 = 0 \qquad G \lor 1 = 1

排中律   \quad G \lor \neg G = 1

矛盾律   \quad G \land \neg G = 0

双重否定律 \quad \neg(\neg G) = G

德摩根律  \quad \neg(G \lor H) = \neg G \land \neg H \qquad \neg(G \land H) = \neg G \lor \neg H

等价    \quad G \leftrightarrow H = (G \to H) \land (H \to G)

蕴涵等值式 \quad G \to H = \neg G \lor H

假言易位  \quad G \to H = \neg H \to \neg G

等价否定式 \quad G \leftrightarrow H = \neg G \leftrightarrow \neg H

归谬论   \quad (G \to H) \land (G \to \neg H) = \neg G

推理定律

简化规则  \quad G \land H \Rightarrow G \qquad G \land H \Rightarrow H \qquad \neg(G \to H) \Rightarrow G \qquad \neg(G \to H) \Rightarrow \neg H

添加规则  \quad G \Rightarrow G \lor H \qquad H \Rightarrow H \lor G \qquad \neg G \Rightarrow G \to H \qquad H \Rightarrow G \to H

选言三段论 \quad \neg G \land (G \lor H) \Rightarrow H \qquad \neg G \lor  (G \land H) \Rightarrow H

分离规则  \quad G \land (G \to H) \Rightarrow H

否定后件式 \quad \neg H \land (G \to H) \Rightarrow \neg G

假言三段论 \quad (G \to H) \land (H \to S) \Rightarrow G \to S

二难推论 \quad (G \lor H) \land (G \to S) \land (H \to S) \Rightarrow S

推理规则

规则P:前提引用规则

规则T:逻辑结果引用规则

规则CP:附加前提规则

置换规则:等价公式互换

谓词逻辑

谓词演算的推理是命题逻辑推理的推广和扩充,因此命题逻辑的等价式和推理也适用于谓词逻辑

基本等价式

改名规则    \quad \exists x G(x) = \exists y G(y) \qquad \forall x G(x) = \forall y G(y)

量词否定等值式 \quad \neg \exists x G(x) = \forall x \neg G(x) \qquad \neg \forall x G(x) = \exists x \neg G(x)

量词分配律   \quad \forall x G(x) \lor \forall x H(x) = \forall x \forall y (G(x) \lor H(y)) \qquad \exists x G(x) \land \exists x H(x) = \exists x \exists y (G(x) \land H(y))

量词辖域的收缩与扩张 \quad \forall x (G(x) \land H(x)) = \forall x G(x) \land \forall x H(x) \qquad \exists x (G(x) \lor H(x)) = \exists xG(x) \lor \exists x H(x)

推理定律

\forall x G(x) \Rightarrow \exists x G(x)

\forall x G(x) \lor \forall x H(x) \Rightarrow \forall x(G(x) \lor H(x)) \qquad \exists x (G(x) \land H(x)) \Rightarrow \exists x G(x) \land \exists x H(x)

\forall x (G(x) \to H(x)) \Rightarrow \forall x G(x) \to \forall x H(x) \qquad \exists x (G(x) \to H(x)) \Rightarrow \exists x G(x) \to \exists x H(x)

\exists x \forall y G(x, y) \Rightarrow \forall y \exists x G(x, y)

\forall x \forall y G(x, y) \Rightarrow \exists x \exists y G(x, y)

Ps.任意成立,存在必成立

推理规则

全称特指规则(US):\forall x G(x) \Rightarrow G(e),其中e指代任意个体常量

存在特指规则(ES):\exists x G(x) \Rightarrow G(e),其中e是使得G(e)为真的特定个体常量

全称推广规则(UG):G(y) \Rightarrow \forall x G(x),其中G(y)是对x自由且其中无自由变量x

存在推广规则(EG):G(y) \Rightarrow \exists x G(x),其中G(y)是对x自由且其中无自由变量x

参考:

[1].离散数学及其应用第2版: 傅彦,顾小丰,王庆先 2013年版