이산수학 1.4 Predicates and Quantifiers 술어와 한정 기호(3)

2021. 9. 24. 23:09·Computer Science/이산수학
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chapter 1. The Foundations: Logic and Proofs

1.4 Predicates and Quantifiers

 

Equivalences in Predicate Logic

  • predicates(술어)와 quantifiers(한정자)가 포함된 문장은 동일한 진리 값을 갖는 경우에만 논리적으로 동일하다.

       - 이 statements(진술)로 대체되는 모든 predicate에 대하여

       - 표현식의 변수에 사용되는 담론의 모든 domain에 대해

  • 표기법 S ≡ T: S와 T가 논리적으로 동일하다.
  • Example: ∀x¬¬S(x) ≡ ∀xS(x)

 

Thinking about Quantifiers as Conjunctions and Disjunctions

  • Conjunctions: ∧ 
  • Disjunctions: ∨
  • domain이 유한(finite)하다면, universally quantified proposition는 한정자가 없는 명제의 conjunctions과 동일하며, existentially quantified proposition는 한정자가 없는 명제의 disjunctions과 동일하다. 
  • U가 정수 1, 2, 3으로 구성된 경우:

  • domain이 무한(infinite)하다고 해도 이러한 방식의 quantifiers를 생각할 수 있지만, quantifiers가 없는 equivalent expressions은 무한히 길 것이다.

 

Negating Quantified Expressions

[∀xJ(x)]

  • ∀xJ(x): "Every student in your class has taken a course in Java."
  • 위 명제에서 J(x)는 "x has taken a course in Java"이고, domain은 students in your class이다.
  • original statement의 부정: "It is not the case that every student in your class has taken Java." 당신의 클래스 안의 모든 학생들이 Java 수업을 수강한 것은 아니다.
  • ☞ "There is a student in your class who has not taken Java." 당신의 클래스 안에 Java 수업을 수강하지 않은 학생이 있다. 
  • *¬∀xJ(x) ≡ ∃x¬J(x)

 

*¬∀xJ(x): not all, J(x)가 아닌 것이 존재한다.

 

[∃xJ(x)]

  • ∃xJ(x): There is a student in this class who has taken a course in Java.”
  • 위 명제에서 J(x)는 “x has taken a course in Java.”
  • original statement의 부정: “It is not the case that there is a student in this class who has taken Java.” 이 반에 자바를 수강한 학생이 있는 것은 아니다.
  • ☞ “Every student in this class has not taken Java” 이 class의 모든 학생이 Java를 수강하지 않았습니다.
  • ¬∃xJ(x) ≡ *∀x¬J(x)

 

*∀x¬J(x): 모든 x에 대해 not J(x)

 

 

De Morgan’s Laws for Quantifiers

The rules for negating quantifiers are:

The reasoning in the table shows that:

 

 

Translation from English to Logic

Examples:

1. “Some student in this class has visited Mexico.”

   Solution: Let M(x) denote “x has visited Mexico” and S(x) denote “x is a student in this class,” and U be all people.

                     ∃x (S(x) ∧ M(x))

2. “Every student in this class has visited Canada or Mexico.”

   Solution: Add C(x) denoting “x has visited Canada.”

                    ∀x (S(x) → (M(x) ∨ C(x)))

 

 

Some Fun with Translating from English into Logical Expressions

U = {fleegles, snurds, thingamabobs}

   F(x): x is a fleegle

   S(x): x is a snurd

   T(x): x is a thingamabob

 

Translate “Everything is a fleegle”

 

Solution: ∀x F(x)

 

 

U = {fleegles, snurds, thingamabobs}

   F(x): x is a fleegle

   S(x): x is a snurd

   T(x): x is a thingamabob

 

Translate “Nothing is a snurd.”

 

Solution: ¬∃x S(x)  What is this equivalent to?

Solution: ∀x ¬ S(x)

 

 

U = {fleegles, snurds, thingamabobs}

   F(x): x is a fleegle

   S(x): x is a snurd

   T(x): x is a thingamabob

 

Translate “All fleegles are snurds.”

 

Solution: ∀x (F(x)→ S(x))

 

 

U = {fleegles, snurds, thingamabobs}

   F(x): x is a fleegle

   S(x): x is a snurd

   T(x): x is a thingamabob

 

Translate “Some fleegles are thingamabobs.”

 

Solution: ∃x (F(x) ∧ T(x))

 

 

U = {fleegles, snurds, thingamabobs}

   F(x): x is a fleegle

   S(x): x is a snurd

   T(x): x is a thingamabob

 

Translate “No snurd is a thingamabob.”

 

Solution: ¬∃x (S(x) ∧ T(x))  What is this equivalent to?

Solution: ∀x (¬S(x) ∨ ¬T(x))

 

 

U = {fleegles, snurds, thingamabobs}

   F(x): x is a fleegle

   S(x): x is a snurd

   T(x): x is a thingamabob

 

Translate “If any fleegle is a snurd then it is also a thingamabob.”

 

Solution: ∀x ((F(x) ∧ S(x))→ T(x))

 

 

 


출처: Discrete Mathematics and Its Applications (K. H. Rosen 저, McGraw Hill, 2007)

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