VL

  • je-li fle A pravdivá při ohodnocení v, pak v |= A (v je model A)., tautologie: pravdivá vždy: |= A. tautologický důsledek: T |= A.
  • axiomy VL:
    A1: ( A → ( B → A )) (triviální)
    A2: ( A → ( B → C )) → ((A → B ) → (A → C )) (roznásobení)
    A3: (¬ B → ¬ A) → (A→ B) (obrácení implikace)
  • odv. pravidlo - modus ponens: A, A → B |- B.
  • fmle je dokazatelná (je větou VL): |- A. důkaz z předpokladů: T |- A.
  • věta o dedukci: T |- A → B <~> T, A |- B.
  • pomocné věty VL: v1: |- A → A. (z A1) (triviální)
    v2: |- ¬ A → ( A → B ) (z A2) (nepravda implikuje cokoliv)
    v3: |- ¬¬ A → A (z V2) (zákon vyloučeného třetího)
    v4: |- A → ¬¬ A (z V3) (v3 naopak)
    v5: |- (A → B) → (¬ B → ¬ A) (z v3,MP) (A3 naopak)
    v6: |- ( A → (¬ B → ¬( A → B ))) (z MP) (neplatnost implikace)
    v7: |- (¬ A → A) → A (z v6) (nesmysl -> platí negace)
  • T je sporná, pokud T |- cokoliv, jinak je bezesporná. max. bezesporná T : ∀ S, S &sup T : S = T.
  • Lindenbaumova věta : ∀ bezespornou množinu lze rozšířit do max. bezesporné.
  • Věta o bezespornosti a splnitelnosti: T je bezesporná <~> je splnitelná.
  • Věta o úplnosti: T |- A <~> T |= A ( |- A <~> |= A ), tj. VL je bezesporná, jsou v ní dokazatelné právě tautologie.
  • Věta o kompaktnosti : T splnitelná <~> ∀ konečná T0 ⊂ T je splnitelná.
  • A ∧ B |- A, A ∧ B |- B, A, B |- A ∧ B,
    A ↔ B |- A → B.
  • A ↔ ( A ∧ A ) (idempotence)
    (A ∧ B) ↔ (B ∧ A) (komutatitvita)
    (A ∧ B) ∧ C ↔ A ∧ (B ∧ C) (asociativita)
    (A1 → ... (An → B) ... ) → ((A1 ∧ ... An) → B)
  • Věta o ekvivalenci: nechť A' vznikne z A nahrazením někt. výskytů A1, ... An fmlemi A'1, ... A'n. Potom |- A1 ↔ A'1 ... |- An ↔ A'n ~> |- A' ↔ A.
  • DeMorgan: ¬ (A ∧ B) ↔ (¬ A ∨ ¬ B), ¬ (A ∨ B) ↔ (¬ A ∧ ¬ B).
  • A → (A∨ B) (monotonost)
    A ↔ (A∨ A) (idempotence)
    (A∨ B ) ↔ (B∨ A) (komutativita)
    ((A ∨ B) ∨ C) ↔ (A ∨ (B∨ C)) (asociativita)
  • Důkaz rozborem případů : T, (A∨ B) |- C <~> T, A |- C a T, B |- C.
  • (A ∨ (B ∧ C)) ↔ ((A∨ B) ∧ (A ∨ C))
    (A ∧ (B∨ C)) ↔ ((A∧ B) ∨ (A ∧ C))
  • Věta o norm. tvarech: ∀ fmli lze sestrojit ekvivalentní v CNF/ DNF.
  • PL

  • jazyk, termy, fmle; vázaná x volná proměnná, otevřená/uzavřená fmle.
  • interpretace jazyka : M*, obs. M, fM: M*n --> M*, pM ⊂ Mn., ohodnocení proměnných e: X --> M (X - proměnné), interpretace termu: t[e] = e(x), t[e]= fM(t1[e], ... tn[e])
  • A je splněna v M* při e: M* |= A[e], pozměněné ohodnocení : e(x/m)(y) = m( y ≡ x), e(y) jinak. A pravdivá v M* - M* |= A - je splněna při každém ohodnocení. validní/logicky pravdivá - |= A (při každé interpretaci jazyka).
  • t je substituovatelný do A za x, když pro každé y, vyskytující se v t, žádná podfmle (∀ y)B, (∃ y)B fmle A neobs. (z hlediska A) volný výskyt x. Ax[t].
  • tx1,...xn[t1, ... tn][e] = t[e(x1/m1, ... xn/mn)] (ti[e] = mi)
    M |= Ax1,...xn [t1, ... tn][e] <~> M |= A[e(x1/m1, ... xn/mn)].
  • další axiomy PL:
    SS: (∀ x)A → Ax[t]
    SP: (∀ x)(A→ B) → (A→ (∀ x)B) (x není volná v A)
  • pravidlo generalizace: A |- (∀ x)A (pro lib. x)
  • pravidlo zavedení ∀: A → B, x není volná v A |- A → (∀ x)B
  • pravidlo substituce: |- Ax[t] → (∃ x)A
  • pravidlo zavedení ∃: A → B, x není volná v B |- (∃ x)A → B.
  • Věta o instancích: A' instance A ~> ( |- A ~> |- A' ). (jen implikace!) (instance: Ax1, ... xn[t1 ... tn] - dosazuji vše zároveň).
  • Věta o uzávěru: A' uzávěr A ~> (|- A <~> |- A' ). (uzávěr: pro všechny x1, ... xn s volným výskytem: (∀ x1) ... (∀ xn) A ).
  • lemma o distribuci kvantifikátorů: |- A → B ~> ( |- (∀ x)A → (∀ x)B, |- (∃ x)A → (∃ x)B ).
  • Věta o ekvivalenci: stejná jako VL.
  • Věta o variantách : A' varianta A ~> ( |- A' ↔ A ) (varianta: vznikne z A post. nahrazením podfmlí (Q x)B fmleni (Q y)B[y], y není volná v B ).
  • Věta o dedukci: A je uzavřená!!: T |- A → B <~> T, A |- B
  • Věta o konstantách: L' vznikne rozš. L o nové symboly c1, ... cn, potom T |- Ax1,...xn[c1,...cn] <~> T |- A.
  • Věta o redukci: T |- A <~> existuje přir. číslo n a formule B1, ... Bn, z nichž každá je uzávěrem nějaké formule z T, t.ž. |- ( B1 → ( B2 → ... ( Bn → A ) ... ).
  • důsledek (VD a věty o uzávěru): Je-li A' uzávěr A, potom T |- A <~> T ∪ {¬ A'} sporná.
  • prenexní tvar: A ≡ (Q1 x1) ... (Qn xn) B (prefix, otevřené jádro). ∀ formuli A lze sestrojit ekvivalentní A' v prenexním tvaru.
  • prenexní operace:
    podformuli lze nahradit nějakou její variantou
    |- ¬ (Q x)B ↔ (Q x)¬ B
    |- (B → (Q x)C) ↔ (Q x)(B → C) (x není volná v B)
    |- ((Q x)B → C) ↔ (Q x)(B → C) (x není volná v C)
    |- ((Q x)B ∧∨ C) ↔ (Q x)(B ∧∨ C) (x není volná v C)
  • axiomy rovnosti:
    R1: x = x (identity)
    R2: x1 = y1 → ( x2 = y2 → ( .... → ( f(x1, ... xn) = f(y1, ... yn)) ...))
    R3: x1 = y1 → ( x2 = y2 → ( .... → ( p(x1, ... xn) = p(y1, ... yn)) ...))
  • Zákl. věta o rovnosti: T |- t1 = s1, ... T |- tn = sn. s vznikne z t záměnou někt. ti za si ~> T |- t = s; A' vznikne z A záměnou někt. ti za si, ne bezprostředně za kvantifikátorem ~> T |- A' = A.
  • |- t1 = s1 → ... → tn = sn → t[t1,...tn] = t[s1,...sn]
    |- t1 = s1 → ... → tn = sn → (A[t1,... tn] ↔ A[s1, ... sn])
    |- Ax[t] ↔ (∀ x)(x = t → A)
    |- Ax[t] ↔ (∃ x)(x = t ∧ A )
  • mn. T v jazyce 1. řádu - teorie, její fmle - spec. axiomy; M* interpretace L, T teorie s L: M* model T: M |= T, jestliže ∀ spec. axiom je v M* pravdivý. A je sémantickým důsledkem T, jestliže A je pravdivá v každém modelu T ( T |= A ).
  • lemma : axiomy pred. logiky jsou validní formule.
  • Věta o korektnosti: T |- A ~> T |= A ( |- A ~> |= A ).
  • Věta o úplnosti : T |- A <~> T |= A. T bezesporná <~> má model.
  • kanonická struktura M*: M = { t | t je term bez proměnných }, tM(t1, ... tn) = f(t1,..tn) ∈ M, (t1,...tn) ∈ pM <~> T |- p(t1, ... tn).
  • lemma : M* je kanonická struktura pro L, A atomická fmle bez proměnných ~> M* |= A <~> T |- A.
  • úplná teorie: je bezesporná a ∀ uzavřenou A je A / ¬ A dokazatelná.
  • Henkinova teorie: ∀ uzavřenout (∃ x)B ex. konstanta, t.ž. T |- (∃ x)B → Bx[c]
  • Věta o kanonickém modelu: pro T úplnou a Henkinovu je kanonická struktura M* modelem.
  • rozšíření jazyka: ∀ symbol L je symbolem L' stejného významu a četnosti, rozšíření teorie: L' rozš. L, ∀ axiom T je větou T'. konzervativní rozšíření: T' |- A → T |- A (∀ A ∈ L)
  • Henkinova věta: Ke každé teorii lze sestrojit konzervativní rozšíření TH, které je Henkinovou teorií.
  • Lindenbaumova věta: každou bezespornou T lze rozšířit do úplné S se stejným jazykem.
  • L' rozšíření L, M'* interpretace L', redukce M'* do L (M'*|L) vznikne z M'* vynecháním zobrazení a relací mimo L. M'* je expanzí M*, jestliže M* = M'* | L.
  • lemma: T' rozš. T ~> model M'* model T' ~> M'*|L model T.
  • Věta o kompaktnosti: T má model <~> ∀ konečný fragment T má model.
  • Užitečné lemma: T' rozš. T <~> ∀ M'* (model T'): M'*|L je model T.
    T' rozš. T, ∀ M* (model T) lze expandovat do M'*, ~> T' je konzervativní rozš. T.
  • Věta o definici predikátu: D je fmle L, t.ž. ∀ její volné proměnné jsou mezi x1, .. xn. L' vznikne z L přidáním nového n-árního predikátu p, T' rozš. T vznikne přidáním axiomu p(x1, ... xn) ↔ D. potom T' je konzervativní, ∀ fmli B' jazyka L' lze p eliminovat, t.ž. pro upravenou B platí T' |- B ↔ B'.
  • Věta o zavedení fčního symbolu: Nechť fmle (∃ y)A z L má všechny volné proměnné mezi x1, ... xn. T' vznikne rozš. T o nový n-ární fční symbol f a přidáním Ay[f(x1,...xn)], potom T' je konzervativní rozš. T.
  • otevřená teorie: ∀ axiomy jsou ot. formule; univerzální fmle: je v prenexním tvaru a všechny kvantifikátory jsou univerzální (podobně existenční), 2 teorie jsou ekvivalentní, mají-li stejné věty (mají stejné modely, ∀ axiom T je větou S a naopak).
  • Skolemova věta: k lib. T lze sestrojit otevřenou T', která je konzervativním rozš. T.
  • SKolemova varianta fmle: ∀ A sestrojit uzavřenou univerzální As, t.ž. |- As → A.
  • Věta o definici fčního symbolu: D je fmle L s volnými proměnnými mezi x1, ... xn. T |- (∃ y)D, T |- D → (Dy[t] → y = t), T' vznikne z T přidáním nové n-ární fce f, axiomu y = f(x1, ... xn) ↔ D. Potom T' je konzervativní, definovaný symbol lze eliminovat.
  • T' je rozšířením teorie o definice, když vznikne z T konečným počtem rozšíření o definice fcí a predikátů. pak je konzerv. rozš. T a ∀ fmli A' z T' ex. A z T, t.ž. T' |- A' ↔ A.