1.1 命题符号化及联结词
[教学重点] 命题的概念和六个联结词的定义
[教学目的]1:使学生了解逻辑的框架,命题逻辑的基本要素是命题。 2:通过示例理解命题的概念。
3:通过示例理解合取、析取、异或、蕴涵、等价的含义,了解逻辑语言的精确性,为学习逻辑学打好基础。 4:学会命题符号化的方法。 [教学准备]
[教学方法]讲述法 [课时安排]二课时。 [教学过程] 讲述:
逻辑是解决推理方法的学科,中心是推理,基本要素是命题,称为命题逻辑。 数理逻辑则是用数学方法研究推理; 首先要理解命题是什么,然后了解怎样用数学方法描述命题,甚至逻辑推理。后者是命题符号化的问题。 板书:
第一章 命题基本概念 1.1 命题及其符号化 讲述: 首先讨论命题。 板书: 一 命题
A) 概念:
能判断真假的陈述句。 判断要点:
a 陈述句;b 或真或假,唯一真值; 讲述: 例:
(1) 地球是圆的; 真的陈述句,是命题 (2) 2+3=5; 真的陈述句,是命题 (3) 你知道命题逻辑吗? 非陈述句,故非命题 (4) 3-x=5; 陈述句,但真假随x的变化而变化,非命题 (5) 请安静! 非陈述句,故非命题 (6) 火星表面的温度是800?C; 现时不知真假的陈述句,但只能要么真要 么假,故是命题 (7) 明天是晴天; 尽管要到第二天才能得知其真假,但的确 是要么真要么假,故是命题 (8) 我正在说谎; 无法得知其真假,这是悖论
注意到(4)不是命题,后续章节中会提到,这被称为谓词,命题函数或命题变项。 板书:
B) 命题的真值表示: 真:1或T 假:0或F C) 分类:
a 简单命题,通常用p,q,r,…,等表示命题变项和命题常项; b 复合命题,由简单命题和联结词构成;
讲述:
简单命题可以简单地用单个字母表示,但复合命题还包含了联结词,多个命题变项由联结词联结起来成为复合命题。所以还需要考虑联结词的问题。 板书:
二 逻辑联结词 讲述: 首先最为简单的一种情况,就是日常语言中所说的“不”,这是对原有意思的的否定,所以称为否定式 板书:
1) 否定式和否定联结词:
命题p的非或否定,称为p的否定式,表示为?p;符号?即为否定联结词。用表格表示:
p ?p T F F T 讲述:
严格说,?p不是复合命题。 示例:p:今天天气好;?p:今天天气不好
p:2+5 > 1; ?p: 2+5≤1;在此情形下,p为真,?p为假。
讲述: 问题:北京和上海都是中国的直辖市。显然这个句子可分成两个句子,中间由“和”、“且”之类的联结词联结。这类的联结词我们统称为“合取”。 板书:
2)合取式和合取联结词
p且q称为p,q的合取式,记为p?q;符号?即为合取联结词。
p q p∧q T T T T F F F T F F F F 逻辑“与”。 讲述: 相应的日常用语还有一些。 板书:
“既…又…”,“不但(仅)…而且…”,“虽然…但是…”。 讲述:
例:
1) p: 今天大太阳,q: 今天热,p∧q: 今天大太阳且热;
2) p: 今天上课有人迟到,q:2+5>1, p∧q: 今天上课有人迟到且2+5>1;
3)p: 李平聪明,q: 李平用功,p∧?q: 李平虽然聪明,但不用功; 讲述:
注意到2)中的结果,我们可以用逻辑联结词来联结两个日常生活中无关的命题。另外也要注意日常语言中的“和”,不一定都能用∧表示。
示例:“新闻和报纸不分家”,“我和你是同学”。 讲述: “或”也是非常常用的联结词。 例:
(1) 文文或华华今天出差。 (2) 他今天骑车或走路来上课。 讲述:
(1)一般情况下两个人可能同时去出差,即可以同时为真,是相容的,所以是“相容或”。 板书: 相容或 讲述:
(2)在这两种情况下,或者发生一种,或者都不发生(如他今天是乘公共车来上课的),但不可能二者同时发生,即不可能二者同时为真,所以是“相斥或”。在自然语言中类似的“相斥或”是很多的,又如“刘苘或李兰是三班班长”。 板书: 相斥或 我们可以看到在日常语言中,“或”具有多义性,但我们用符号表示时,却必须避免这种歧义性。通常把相容或称为“析取”,而相斥或则称为“异或”。 板书:
3)析取式和析取联结词
p或者q称为p,q的析取式,记为p∨q;符号?即为析取联结词。
p q p∨q T T T T F T F T T F F F 逻辑“或” 讲述: “如果…则…”也是一类常见的联结词。这是有条件和结论的一类,称为“条件式”,也称为“蕴涵式”。 板书:
4)蕴涵式和蕴涵联结词
如果p则q称作p、q的蕴涵式,记为p?q。?为蕴涵联结词,p、q分别为蕴涵式的前件和后件。 讲述: 示例:
一位父亲对儿子说:“如果星期天天气好,就一定带你去动物园。”问:在什么情况下父亲食言?
父亲的可能情况有如下四种:
(1) 星期天天气好,带儿子去了动物园; (2) 星期天天气好,却没带儿子去动物园;
(3) 星期天天气不好,却带儿子去了动物园; (4) 星期天天气不好,也没带儿子去动物园。
显然,(1), (4)两种情况父亲都没有食言;(3)这种情况和父亲原来的话没有相抵触的地方,当然也不算食言;只有(2)这种情况,答应的事却没有做,应该算是食言了。(2)对应着“前件真后件假”的情况,使得蕴涵式为假,而其它三种情况都使得蕴涵式为真。 板书:
p q p?q T T T T F F F T T F F T 讲述:
这里注意到:在蕴涵式p?q中,p是q的充分条件,q是p的必要条件。这类的联结词还有: 板书:
p?q:“只要p就q”,“p仅当q”,“只有q才p”等 讲述:
蕴涵式的一个应用:数学归纳法
(1)证明P(n0)成立;(2)证明当k≥n0时P(k)?P(k+1)总是成立。
在(2)中,P(k)?P(k+1)总是成立,意味着P(k)?P(k+1)的真值为T,从而只可能是上述表中的第1, 2, 4种情形,而(1)中证明了前件为真,所以后件也一定为真。 讲述: 前面讲述描述了充分条件或必要条件的表示,现在我们可以表示充要条件了: “p是q的充要条件”,“p是q的充分条件”且“p是q的必要条件”,可以用蕴涵和合取两者描述。 板书:
p?q∧q?p 讲述:
这个表达式较为复杂,所以用一个联结词“等价”简单表示。自然语言中通常表述为“当且仅当” 板书:
5)等价式和等价联结词
p当且仅当q称作p、q的等价式,记为p?q。?称为等价联结词。
p p?q q T T F F T F T F T F F T 讲述:
以上介绍了五种常用的逻辑联结词以及与之相关的复合命题。这些联结词反映了复合命题及其支命题之间抽象的逻辑关系。复合命题的符号化一般可以根据上述定义进行,基本步骤如下: 板书: 符号化基本步骤:
1) 找出各个支命题,并逐个符号化; 2) 找出各个连接词,符号成相应联结词;
3) 用联结词将各支命题逐个联结起来; 示例:将下列命题符号化:
(1) 辱骂和恐吓决不是战斗;
(2) 李瑞和李珊是姐妹;
(3) 除非天气好,否则我是不会去公园的;
(5) 李明是计算机系的学生,他住在312室或313室. 讲述: 分析并符号化,强调在进行命题符号化以前,必须明确含义,删除歧义,这是命题翻译的关键之点。
(1) p:辱骂是战斗; q:恐吓是战斗。 符号化为?p∧?q。
(2) p:李瑞和李珊是姐妹。 符号化为p。
(3) p:今天天气好;
q:我去公园。 符号化为q?p。
(4) p:李明是计算机系的学生;
q:李明住在312室; r:李明住在313室。
因为李明不可能既住在312室又住在313室,符号化为p∧((q∧?r) ∨ (?q∧r))或者p∧(q ∨r)
讲述:
最后,复习一下本节所讲述的内容。
作业:
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