命题演算是描述命题逻辑的形式系统。在命题演算中,我们仍然研究命题逻辑公式,同样对公式提出永真、不永真等概念,但不再采用(真值)函数论的观点,而是采用数理逻辑本身所固有的观点—形式公理、形式定理的观点,在这种观点下,一个公式称为可从另一个公式推出,即指存在某个所谓“形式推理”从后者一步步推出前者,而一个公式所谓是永真的,即它能从公理系统中的公式出发形式地推出,等等。新的观点要求我们掌握在讨论各种问题时采用新的方法—形式演绎法,这种方法比起我们前面采用的真值表方法来,要难于接受一些,但是我们必须掌握它,因为它更重要,实际上,掌握这种方法是学习数理逻辑的基本目的之一。
第一节 命题演算的公理系统
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描述任何一个形式系统,都要包含3步工作:
1. 指出这个形式系统的所有组成符号;
2. 规定由这些符号组成的符号串(string)中哪些是该形式系统的公式;
3. 从全体公式中,再划分出哪些公式是该形式系统中的永真公式。
公理系统可有许多不同形式,下面先来介绍我们采用的公理系统,然后再介绍一些别的公理系统,并说明选择公理系统的原则。
(一)我们采用的公理系统
我们采用的公理系统,就是我们上章第二节所介绍的那些,只是把大写拉丁字母X,Y,Z等换成A,B.C等,这是为了与后面第四章谓词演算中使用的符号统一。因此不再在这里重新描述。这个公理系统的全体永真公式是用如下方式从公式中划分出来的:
我们指出某些公式是公理,公理是初始永真公式;再指出由公理产生新永真公式的那些手段;最后肯定,所有永真公式都能由这些方法产生,不能由这些方法产生的公式都不是永真公式。
【公理】我们重点研究的公理系统包含下列12条公理:
以上14条公理分成五组,在每一组符号中均出现蕴含号,而且还都是蕴含式,即公式形成时最后一次为蕴含运算。五组公理第一组中不再有其他符号,其余四组依次出现一个新符号,它们是合取&析取V否定--和等价号(即~)。
注意,这14条公理显然都是第一章命题逻辑中的永真公式,如果读者怀疑其永真性,不妨用真值表方法去验证一下。但是我希望读者能直接看出每一条都是一个永真命题,即所谓的“重言式”。
推理模式:由已知永真公式推演新永真公式的任何手段,统称推理模式。推理模式有2类,一种是基本的,基本推理模式是我们无条件承认的,它们具有公理性质,允许我们无条件使用;另一类叫导出的推理模式,这种推理模式由永真公式推演新永真公式时需要证明的。我们的公理系统的基本推理模式有两条:
1. 代入模式:由真公式,可生成真公式,其中
且还都是蕴含式。
2. 蕴含模式:由真公式,可生成真公式,其中
且还都是蕴含式。
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