Język zdaniowy – trójka gdzie:

jest zbiorem nieskończonym,
zbiorem rozłącznym z

Elementy zbioru są nazywane zmiennymi zdaniowymi, elementy zbioru spójnikami języka a jego sygnaturą.

Skończone ciągi elementów zbioru są nazywane napisami języka

Najmniejszy (w sensie inkluzji) spośród zbiorów napisów zbiór spełniający warunki:

(jednoelementowe napisy złożone ze zmiennych są w
(1)
(2)

nazywany jest zbiorem formuł języka i oznaczany symbolem

O zbiorach spełniających warunki (1) i (2) mówi się, że są domknięte na budowę formuł języka .

Innymi słowy zbiór jest najmniejszym zbiorem napisów domkniętym na budowę formuł języka

Przykład

edytuj

Niech  

gdzie   

i niech  

Wówczas   jest formułą języka   ale   i   nie są.

Język arytmetyki Peana

edytuj

Język termów arytmetyki Peana

edytuj

Niech

 

Język  

nazywa się językiem termów arytmetyki Peana. Formuły tego języka nazywa się termami arytmetyki Peana. Zbiór wszystkich termów arytmetyki Peana oznaczany będzie  

Dla wygody czasem zamiast   pisze się   zamiast   pisze się   i zamiast   pisze się  

Definiujemy indukcyjnie ciąg numerałów:

 

Język formuł arytmetyki PA

edytuj

Formułami atomowymi arytmetyki Peana nazywamy napisy postaci   oraz   gdzie  

Zwyczajowo zamiast   pisze się   zamiast   pisze się  

Zbiór formuł atomowych języka PA, oznaczymy  

Przykład:
formułami atomowymi języka PA są
(Zero jest najmniejsze)  
(Aksjomaty dla dodawania)    
(Aksjomaty dla mnożenia)    
(Przemienność dodawania i mnożenia)    
(Łączność dodawania i mnożenia)    
(2+3=5)  
(2*3=6)  

Formułami arytmetyki Peana nazywamy formuły języka

 

gdzie  

oraz gdzie   jest wzbogaceniem sygnatury   do zbioru   dla którego  

Zamiast pisać   pisze się zazwyczaj   zamiast zaś pisać   pisze się zazwyczaj  

Przykład:
formułami języka PA są
  •  
  •  
  •  

Lemat (o kształcie formuł)

edytuj

Niech   będzie językiem zdaniowym.

Wówczas dla każdej formuły   tego języka zachodzi jeden z warunków

 
(3)
  dla pewnego   oraz  
(4)

Dla dowodu tego lematu należy rozważyć zbiór   formuł   spełniających warunki (3) i (4) powyżej, a następnie pokazać, że jest on domknięty na budowę formuł.

Lemat (o jednoznaczności budowy)

edytuj

Niech   będzie językiem zdaniowym, niech   będą formułami i niech   będą takie, że  

Wówczas   oraz  

Podformuły

edytuj

Lematy o kształcie formuł i jednoznaczności budowy pozwalają na indukcyjne zdefiniowanie pojęcia podformuły danej formuły oraz podstawienia w formule innej formuły w miejsce zmiennej:

Zbiorem podformuł formuły   nazywamy zbiór zdefiniowany następująco:

 

Zmiennymi formuły   nazywamy elementy zbioru  

Przykład

edytuj
 

Podstawienie w formule

edytuj

Podstawieniem w formule   formuły   w miejsce zmiennej   nazywamy formułę:

 

Zachodzi   Jeśli   to  

Przykład

edytuj
 

Jednoczesne podstawienie kilku formuł

edytuj

W wielu wypadkach przydaje się umiejętność jednoczesnego podstawienia kilku formuł w miejsce kilku zmiennych:

Podstawieniem w formule   formuł   w miejsce zmiennych   nazywamy formułę:

 

Wynik podstawienia nie zależy od kolejności:

 

dla dowolnej permutacji   zbioru  

Jeśli   i   to:

 

Przykład

edytuj
   
   
 

Algebra formuł

edytuj

Język zdaniowy wyznacza dość ważną algebrę sygnatury  

Algebrą formuł języka   nazywamy algebrę sygnatury tego języka   której uniwersum jest   i w której

 

Algebra języka jest algebrą wolną z   jako zbiorem wolnych generatorów w klasie algebr jej sygnatury:

Dla dowolnej algebry   sygnatury języka   oraz dowolnego odwzorowania   istnieje jedyny homomorfizm   rozszerzający  
W przypadku, gdy język jest ustalony w danym kontekście homomorfizm ten oznaczamy po prostu symbolem  

Zauważmy, że   gdzie   dane jest wzorem:

 

Co więcej, jeśli   oraz   to:

 

Niech   będzie zbiorem formuł języka   Wówczas

 

Reguła podstawiania

edytuj

Regułą podstawiania w języku   jest reguła:

 

W przypadku, gdy język jest ustalony, indeks górny jest pomijany.

Zobacz też

edytuj

Bibliografia

edytuj
  • Pogorzelski Witold, Elementarny słownik logiki formalnej, wyd. Filii UW, Białystok 1992.
  • Pogorzelski Witold, Klasyczny rachunek zdań, Warszawa 1975.
  • Hunter Geoffrey, Metalogika, Warszawa, PWN 1982.
  • Shoenfield Joseph R., Mathematical Logic, Addison-Wesley, 1967.