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离散数学3-命题逻辑推理理论

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离散数学3-命题逻辑推理理论
T
确定性世界里,一个被允许的异常

本质是"逻辑推导游戏",给定几个前提,用固定规则一步步推出结论。套路固定,背下规则就能拿分。

一、核心推理规则公式:

假言推理(MP)

A→B, A ⇒ B

肯定前件→肯定后件

拒取式(MT)

A→B, ¬B ⇒ ¬A

否定后件→否定前件

假言三段论(HS)

A→B, B→C ⇒ A→C

蕴含传递

析取三段论(DS)

A∨B, ¬A ⇒ B

否定一边得另一边

附加律

A ⇒ A∨B

或上一个随便什么

化简律

A∧B ⇒ A (或 ⇒ B)

拆开且

合取引入

A, B ⇒ A∧B

两个真拼一起

构造性二难

A∨B, A→C, B→C ⇒ C

分情况讨论

一句话理解每条规则

假言推理 (MP):A→B, A ⇒ B

▎ "如果下雨地就湿" + "下雨了" → 地湿了

就是你有了蕴含关系,现在前件真的发生了,后件必然发生。最自然的推理方式。


拒取式 (MT):A→B, ¬B ⇒ ¬A

▎ "如果下雨地就湿" + "地没湿" → 没下雨

后件没发生,说明前件不可能发生。反过来说"地湿了→下雨了"是错的(可能洒水),但"地没湿→没下雨"一定对。


假言三段论 (HS):A→B, B→C ⇒ A→C

▎ "下雨→地湿" + "地湿→路滑" → "下雨→路滑"

蕴含关系的传递。两个箭头首尾相连,可以把中间项消掉。


析取三段论 (DS):A∨B, ¬A ⇒ B

▎ "要么喝茶要么喝咖啡" + "不喝茶" → 喝咖啡

二选一,否定了一个,只能选另一个。排除法。


附加律:A ⇒ A∨B

▎ "今天下雨" → "今天下雨或者中彩票"

一个真命题,或上任何东西都还是真。因为析取只要有一个为真就为真。


化简律:A∧B ⇒ A

▎ "下雨且刮风" → "下雨"

合取为真意味着两边都真,单独拆出一个当然真。


合取引入:A, B ⇒ A∧B

▎ "下雨"是真的 + "刮风"是真的 → "下雨且刮风"是真的

化简律的反向操作。两个分别成立的命题,可以拼成合取。


构造性二难:A∨B, A→C, B→C ⇒ C

▎ "要么坐公交要么打车" + "坐公交会迟到" + "打车也会迟到" → 反正迟到

两个选项都导致同一个结果,那不管你选哪个,结果都跑不掉。分情况讨论的最终结论。


核心就两条

80%的题只用 MP 和 MT:

MP: 有蕴含 + 前件发生 → 推出后件 MT: 有蕴含 + 后件没发生 → 推出前件没发生

其他六条是辅助。做题的时候就问自己:

▎ 我现在手里有哪些"已知为真"的命题?我能用哪条规则从它们"合法地"产生一个新的真命题?

每次只推一步,推到最后一行恰好是你想证的结论,就完成了。

二、例题练习:

tips:前提:首先先给题目翻译,变成符号化再进行下一步的推理

例题1

前提:

  1. P → (Q ∧ R)

  2. ¬Q

证明: ¬P

证明过程:

1

P → (Q ∧ R)

前提

2

Q ∧ R → Q

重言式(简化律)

3

P → Q

1, 2 假言三段论

4

¬Q

前提

5

¬P

3, 4 拒取式

在进行第二个例题之前,我们先了解一个概念:合取引入

在进行一些特殊题型的时候,为了后面的推导,我们需要在对于以下

Q ∨ R,¬Q, ¬R 这种情况的时候需要使用到合取引入的操作

具体为把Q ∨ R 转换成¬Q ∧ ¬R,一般这步之后会跟摩根律的使用,接下来我们来看看例题

例题2

前提:

  1. P → (Q ∨ R)

  2. ¬Q

  3. ¬R
    证明:¬P

证明过程:

步骤 公式 理由 这一步到底在说什么
1 ¬Q 前提 Q 是假的
2 ¬R 前提 R 也是假的
3 ¬Q ∧ ¬R 由 1、2,合取引入 既然 Q 假而且 R 假,那“Q假 且 R假”就是真的
4 ¬(Q ∨ R) 由 3,德摩根律 “Q假且R假” 这句话换个说法就是“并非(Q真或R真)”。换句话说,Q ∨ R 整个是假的
5 P → (Q ∨ R) 前提 如果 P 真,那么 Q ∨ R 必须真
6 ¬P 由 4、5,拒取式 现在 Q ∨ R 是假的,所以 P 不能真(否则会推出假的 Q ∨ R)。所以 P 是假的

我们再来看一道相反的镜像题,巩固一下

例题3

前提:

  1. P → (Q ∧ R)

  2. ¬Q ∨ ¬R

证明: ¬P

证明过程:

步骤 公式 理由
1 ¬Q ∨ ¬R 前提
2 ¬(Q ∧ R) 由 1,德摩根律
3 P → (Q ∧ R) 前提
4 ¬P 由 2、3,拒取式
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