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逻辑运算符符号化命题——数理逻辑

时间:2022-12-04 13:26:18

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逻辑运算符符号化命题——数理逻辑

今天所讲的是如何使用逻辑运算的方式去表示一个命题。改研究的意义在于去实现概念的逻辑化表达,以便可以用逻辑符号去描述知识世界,是早期人工智能的主要研究方向。

1、认识逻辑运算符

在形式逻辑中,逻辑运算符或逻辑联结词把语句连接成更复杂的复杂语句。例如,假设有两个逻辑命题,分别是“正在下雨”和“我在屋里”,我们可以将它们组成复杂命题“正在下雨,并且我在屋里”或“没有正在下雨”或“如果正在下雨,那么我在屋里”。一个将两个语句组成的新的语句或命题叫做复合语句或复合命题。(来源百度)

基本的操作符有:

2、符号化套路

名词处理

名词可以分为两类,一类是常量名词,一类是变量名词

举例:欧拉常数是无理数

解析:

欧拉常数就是常量名词,表达时常用 a, b, c…等字母无理数则是变量名词, 往往表示一类实物,可以用x,y,z… 字母表示

答案:

令 a:欧拉常数, F(x):x是无理数

则原命题可以符号化为:F(a)

谓词处理

谓词一般会结合变量名词,一起出现,在符号化时会被表示为一个函数,常见的表达有“是…”,“能够…”,“发生了…”

举例:我会死

答案:

令 a:我, F(x):x会死

则原命题可以符号化为:F(a)

举例:他打了张三

答案:

令 a:他, F(x):x打了张三

则原命题可以符号化为:F(a)

-------或者-------

令 a:他,b:张三, F(x,y):x 打了y

则原命题可以符号化为:F(a, b)

条件类

凡是类:看到 “凡是… 都”,“一切…都”等表示所有的,要使用

∀x:个体域里的所有个体,个体域是事先确定的。

∀xH(x):个体域里所有的x都有关系都有性质H,

∀x∀yG(x,y):个体域里所有的x和y都有关系G。

举例:所有动物都是碳基的

答案:

令 a:动物, F(x):x是碳基的

则原命题可以符号化为:∀aF(a)∀_{a}F(a)∀a​F(a)

举例:尖子班的每一个学生都比普通班的学生强

解析:对于每一个尖子班和每一个普通班的学生,都有尖子班的学生比普通的学生强

答案:

令 F(x):x是学生, J(x):x在尖子班, N(x):x在普通班, Strong(x,y): x比y强

则原命题可以符号化为:∀x∀y(F(x)∧F(y)∧J(x)∧N(y)→Strong(x,y))∀_{x}∀_{y}(F(x)∧F(y)∧J(x)∧N(y) → Strong(x,y))∀x​∀y​(F(x)∧F(y)∧J(x)∧N(y)→Strong(x,y))

存在类:看到 “有的…”,“存在… 使得… ”等,要使用

∃x:个体域里的某个个体,个体域是事先确定的。

∃xH(x):个体域里某个x具有性质H,

∃x∃yG(x,y):个体域里某个x和某个y有关系G。

举例:有的数是无理数,有的数是有理数

答案:

令 F(x): x是数. Q(x):x是有理数, N(x):x是无理数,

则原命题可以符号化为:(∃x(Q(x)∧F(x)))∧(∃y(N(y)∧F(y)))(∃x(Q(x)∧F(x)))∧(∃y(N(y)∧F(y)))(∃x(Q(x)∧F(x)))∧(∃y(N(y)∧F(y)))

3、更多练习

例 1:如果下雨,则我打伞。

答案:

令 F(x): x下雨, G(x): x打伞, a: 天, b: 我

则原命题可以符号化为:F(a) → G(b)

例 2: 三角形的三个内角之和是180°,当且仅当过直线外一点有且仅有一条直线与已知直线平行。

解析:

前半句话和后半句话都是定理,定理的真正都为1,关系上呈现出等价有且仅有一条可以理解为,存在x1 使得结论成立,并且不存了x2(x2 ≠ x1)使得结论成立

答案:

令 F(x): x是三角形的三个内角之和, G(x): x是180度, L(x): x是直线, P(x): x是点, Parallel(x,y): x 和 y 平行, H(x, y, z): x 过 y 外 z, Eq(x, y): x 和 y 相同。

则原命题可以符号化为:

∀x(F(x)→G(x))↔∀x∀y(L(x)∧P(y)→(∃z1(L(z1)∧H(z1,x,y)∧Parallel(z1,x))∧¬∃z2(L(z2)∧¬Eq(z1,z2)∧H(z2,x,y)∧Parallel(z2,x))))∀_{x}(F(x) → G(x)) ↔ ∀_{x}∀_{y}( L(x)∧P(y) → ( ∃z_{1}( L(z_{1})∧H(z_{1}, x, y)∧Parallel(z_{1},x)) ∧ ¬∃z_{2}( L(z_{2})∧ ¬Eq(z_{1}, z_{2}) ∧ H(z_{2}, x, y) ∧ Parallel(z_{2},x) ) ) )∀x​(F(x)→G(x))↔∀x​∀y​(L(x)∧P(y)→(∃z1​(L(z1​)∧H(z1​,x,y)∧Parallel(z1​,x))∧¬∃z2​(L(z2​)∧¬Eq(z1​,z2​)∧H(z2​,x,y)∧Parallel(z2​,x))))

例 3:李白要么擅长写诗,要么擅长喝酒。

答案:

令 a: 李白, F(x): x喝酒, G(x): x写诗

则原命题可以符号化为:(F(x)∧ ¬G(x))∨( ¬F(x)∧ G(x))

例 4:李白既不擅长写诗,也不擅长喝酒。

答案:

令 a: 李白, F(x): x喝酒, G(x): x写诗

则原命题可以符号化为:¬F(x)∧ ¬G(x)

文章参考由李德毅编写的《人工智能导论》,有差别的地方,请自行斟酌,取之精华。

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