용어(논리)

Term (logic)

수학 논리학에서, 용어는 수학적 대상을 나타내며, 공식은 수학적 사실을 나타냅니다.특히 항은 공식의 구성요소로 나타납니다.이것은 명사 구절은 사물을 가리키고 문장 전체가 사실을 가리키는 자연어와 유사하다.

1차 항은 상수 기호, 변수함수 기호로부터 재귀적으로 구성된다.적절한 수의 용어에 술어 기호를 적용하여 형성된 식을 원자식이라고 하며, 해석에 따라 2가의 논리학에서 참 또는 거짓으로 평가합니다.예를 들어( + ) ( + ( x + 1( + 1)}는 상수 1, 변수 x 및 이진함수 기호 { +} 및 { *로 작성된 용어입니다.이것은 원자식+)의 일부입니다(x 1 0 style ( x)h x의 실번호 값.

논리학 에도, 용어는 보편 대수학, 재작성 체계에서 중요한 역할을 한다.

형식적 정의

항의 트리 구조(n((n+1)/2 n((n+1)/2)

변수 기호 집합 V, 상수 기호 집합 C 및 연산자 기호라고도 불리는 n-ary 함수 기호n 집합 F가 주어지면 (일차 정렬되지 않은) 집합 T는 다음 특성을 가진 [1]최소 집합으로 재귀적으로 정의된다.

  • 모든 변수 기호는 V t T,
  • 모든 상수 기호는 C t T,
  • 모든 n항1 t, …, t n 모든 n-ary 함수 기호 f δn F로부터 큰 항 f1(tn, ..., t)를 만들 수 있다.

직관적인 유사 문법 표기법을 사용하여 t ::= x c f(t1, ..., tn)로 쓰이기도 합니다.일반적으로 처음 몇 개의 함수 기호 집합n F만 상주합니다.잘 알려진 예로는 단항 함수 기호 sin, cos θ1 F 및 이진 함수 기호 +, -, θ, / θ2 F가 있으며, 3진 연산은 상위 함수는 말할 것도 없고 덜 알려져 있습니다.많은 저자들은 상수 기호를 0-ary 함수0 기호 F로 간주하므로 특별한 구문 클래스가 필요하지 않습니다.

용어는 담화 영역의 수학적 대상을 나타낸다.상수 c는 그 도메인으로부터의 이름 있는 오브젝트를 나타내며 변수 x는 그 도메인내의 오브젝트에 걸쳐 있으며, n-ary 함수 f는 오브젝트의 n-tuples를 오브젝트에 매핑한다.예를 들어 n v V가 변수 기호, 1 c C가 상수 기호, 덧셈 F2 이진 함수 기호인 경우 n t T, 1 t T 및 (따라서) add(n, 1) t T는 각각 제1항, 제2항 및 제3항 건물 규칙에 따라 각각 다르다.후자의 항은 일반적으로 infix 표기법과 보다 일반적인 연산자 기호 +를 사용하여 n+1로 작성됩니다.

용어 구조 대 표현

원래 논리학자들은 특정 건축 [2]규칙을 준수하는 문자열로 용어를 정의했습니다.하지만, 컴퓨터 공학에서 나무라는 개념이 인기를 끌었기 때문에, 나무라는 용어를 생각하는 것이 더 편리하다는 것이 밝혀졌다.예를 들어 "(n((n+1))/2", "(nn(n+1)/2") 및" +1) {와 같은 몇 가지 개별 문자열은 동일한 용어를 나타내며 위 그림의 왼쪽 트리인 viz에 대응합니다.용어의 트리 구조를 종이 위의 그래픽 표현과 분리하면 괄호(구조가 아닌 표현일 뿐)와 보이지 않는 곱셈 연산자(표현이 아닌 구조에만 존재한다)도 쉽게 설명할 수 있다.

구조적 평등

두 용어가 같은 트리에 해당하는 경우 구조적으로, 문자 그대로 또는 구문적으로 동일하다고 합니다.예를 들어, 위 그림의 왼쪽과 오른쪽 트리는 구조적으로 불평등한 용어이지만, 합리적인 산술에서 항상 같은 값으로 평가되기 때문에 "의미적으로 동일한" 것으로 간주될 수 있습니다.구조적 평등은 기호의 의미에 대한 지식 없이 확인될 수 있지만, 의미적 평등은 확인할 수 없다.함수 /가 예를 들어 합리적이 아니라 절사 정수 나눗셈으로 해석되는 경우, n=2에서 왼쪽 항과 오른쪽 항은 각각 3과 2로 평가된다.구조적 대등항은 변수 이름에서 일치해야 합니다.

와는 대조적으로, 용어 t는 전자의 모든 변수의 이름을 일관되게 바꾼 경우(즉, 일부 이름 바꾸기 대체에 대해 u = t for인 경우) u의 이름 바꾸기 또는 변형이라고 불린다.이 경우, 이름 바꾸기 치환 has는 역치환−1 ,, t = uσ이므로−1 u도 t의 이름 바꾸기이다.두 용어 모두 동일한 모듈 이름 변경이라고 합니다.많은 맥락에서, 예를 들어 덧셈을 위한 교환성 공리는 x+y=y+x 또는 a+b=b+a로 언급될 수 있다. 이러한 경우, 전체 공식은 이름이 바뀔 수 있지만, 임의의 하위 항은 일반적으로 [note 1]교환성의 유효한 버전이 아니다.[note 2]

지반 항 및 선형 항

t의 변수 집합은 변수(t)로 표시됩니다.변수가 포함되지 않은 항을 기본 항이라고 하며, 변수가 여러 개 포함되어 있지 않은 항을 선형 항이라고 합니다.예를 들어, 2+2는 기저항이며, 따라서 선형항이며, (n+1)는 선형항이며, (n+1)는 비선형항이다.이러한 속성은 예를 들어 용어 개서 등에서 중요합니다.

함수 기호에 대한 시그니처가 주어지면, 모든 항의 집합이 자유항 대수를 형성합니다.모든 기본 항의 집합이 초기대수를 형성합니다.

상수의 0 f로, i-ary 함수 기호의 수를 fi 줄이면 다음 재귀 공식에 따라 최대 h 높이의 개별 접지 조건의 수 θ를h 계산할 수 있습니다.

  • θ = f0, 높이 0의 접지 항은 상수일 수 있으므로0,
  • h+ 1 = i = ⋅ 0 ∞ i⋅ 0 i h i ⋅ h i = { i= 0 }^{\infty \}{i 까지의 지반 항을 har-up사용하여 구할 수 있다.정수 및 함수 기호의 수가 유한한 경우 합계는 유한한 값을 가지며, 이는 보통 그렇습니다.

항에서 공식 작성

자연수 nθ1에 대한 n-ary 관계기호n 집합 R이 주어졌을 때 n항에는 n-ary 관계기호를 적용하여 (비정렬 1차) 원자식을 구한다.함수 심볼에 대해서는 통상 관계 심볼 집합n R이 작은 n에 대해서만 비어 있지 않다.수학 논리학에서, 더 복잡한 공식은 논리적인 연결과 양자사용하는 원자 공식으로부터 만들어진다.예를 들어 R 실수의 집합을 나타내면, δx: x R (x+1) 0 0은 복소수의 대수에서 true로 평가되는 수학식입니다.원자 공식은 완전히 그라운드 용어로 만들어지면 그라운드라고 불립니다. 주어진 함수 집합과 술어 기호 집합에서 합성할 수 있는 모든 그라운드 원자 공식은 이러한 기호 집합의 허브랜드 기저를 구성합니다.

조건이 있는 작업

검정 용어 a (( + )( ( +)( ( 3 {* ( + 1 ) * ( + 의 트리 구조.파란색 redex ( z x * ( y ) }
  • 용어는 트리 계층의 구조를 가지고 있기 때문에 각 노드에 위치 또는 경로를 할당할 수 있습니다. 즉, 계층에서 노드의 위치를 나타내는 자연수의 문자열입니다.빈 문자열(일반적으로 "로 표시됨)은 루트 노드에 할당됩니다.그림에서 검은색 용어 내의 위치 문자열은 빨간색으로 표시됩니다.
  • t의 각 위치 p에서 공통적으로 t로 나타나는 고유 서브항이 시작된다.예를 들어 그림 중 검은 항의 위치 122에는 서브항 a+2가 그 근을 가진다."의 하위항" 관계는 일련의 용어에 대한 부분 순서이다. 각 용어가 그 자체의 하위항이기 때문에 반사적이다.
  • t항에서는 p위치에서의 서브항을 새로운 항 u로 치환하여 얻을 수 있는 항은 일반적으로 pt[u]로 나타낸다.t[u]p라는 용어는 또한 용어 u와 용어 유사 객체 t[.]의 일반화된 결합에서 비롯되었다고 볼 수 있다. 후자는 문맥 또는 구멍이 있는 용어(".; 그 위치는 p로 표시됨)라고 불리며, 여기서 u가 포함된다고 볼 수 있다.예를 들어 t가 그림에서 검은 용어인 경우 t[b+1]12( ) 1 "( 3) { { { * ( + 1 ) } { 1 * ( 2 * 3 ) 입니다.후자 용어는 b+1을 컨텍스트 (에 포함시킨 결과이기도 합니다3 비공식적인 의미에서 인스턴스화와 임베딩의 연산은 서로 대화됩니다. 반면 전자는 용어의 하단에 함수 기호를 추가하고 후자는 맨 위에 함수를 추가합니다.포괄적 순서부여는 용어 및 양쪽에 추가되는 결과를 관련짓는다.
  • 용어의 각 노드에 깊이(일부 저자에 의해 높이라고 함)를 할당할 수 있습니다. 즉, 루트로부터의 거리(가장자리 수)입니다.이 설정에서는 노드의 깊이는 항상 해당 위치 문자열의 길이와 동일합니다.그림에서 검은색 용어의 깊이 수준은 녹색으로 표시됩니다.
  • 용어의 크기는 일반적으로 해당 용어의 노드 수 또는 용어의 서면 표현 길이와 동등하게 괄호 없이 기호를 세는 것을 나타냅니다.사진 속의 검은색과 파란색 용어의 크기는 각각 15와 5입니다.
  • u는 u의 치환 인스턴스가 구조적으로 t의 서브항과 같거나, t어떤 위치 p 및 어떤 치환 δ에 대해 u t = t이면 t항과 일치한다. 경우 u, t, θ는 각각 패턴항, 서브젝트항, 매칭치환이라고 불린다.그림에서 파란색 패턴 x ( z) { x * ( * ) }는 위치 1의 검은색 피사체 용어와 일치하며 일치하는 치환 { x a a, y a a+1, z a a+2 }는 검정색 치환에 바로 남겨진 파란색 변수로 나타납니다.직관적으로, 그 변수를 제외하고, 패턴은 주제에 포함되어야 한다. 패턴에서 변수가 여러 번 발생하는 경우, 대상의 각 위치에 동일한 하위 용어가 필요하다.
  • 통일된 조건
  • 용어 개서

관련 개념

분류된 용어

담화 영역이 기본적으로 다른 종류의 요소를 포함할 경우, 그에 따라 모든 용어의 집합을 분할하는 것이 유용하다.이를 위해 각 변수 및 상수 기호에는 정렬(종류라고도 함)이 할당되고 각 함수 기호에는 도메인 정렬 및 범위 정렬 선언이 할당됩니다.ih 서브텀의 정렬이 선언된 ih 도메인 종류의 f에 일치하는 경우에만 정렬된 서브텀1 t, …, …로부터 정렬된 용어 f1(tn, …)를n 구성할 수 있다.그러한 용어는 잘 정렬된 용어라고도 불리며, 다른 용어(, 정렬되지 않은 규칙만 준수함)는 잘못 정렬된 용어라고 불립니다.

를 들어 벡터 공간에는 스칼라 숫자의 관련 필드가 있습니다.W와 N은 각각 벡터와 숫자의 종류를 나타내며, VN V는 각각 벡터와 숫자 변수의 집합이고W, CN C는 각각 벡터와 숫자 상수의 집합이라고 하자W.: 0 W {\{\C_W}} 및 0 cN C, 벡터 덧셈인 스칼라 곱셈 및 내적을 +: × :W × 로 선언한다.W\ W, *: N W., ., ., ., ., ., ., ., ., ., . " : W × . . . . . . . W N변수 v , W {\ {v {\ V_ a, b vN V로 가정할 때, 용어 ( + 0 ) , w ⟩ b⟩ \ \ l {\ {0} { {v} {c} {c} {v} {c} { {c} {c} {c} {v} {v} {v} {c} {c} {c} {ve +는 두 번째 인수로 정렬 N의 용어를 받아들이지 않습니다).v {\ a 용어로 만들려면 추가 선언 : × \ * : \ W \ W}가 필요합니다.여러 선언이 있는 함수 기호를 오버로드라고 합니다.

여기서 설명하는 다중 정렬 프레임워크의 확장을 포함한 자세한 내용은 다중 정렬 로직을 참조하십시오.

람다항

한계 변수가 있는 항
표기법
바인드
변수
공짜
변수
로 써넣다
람다항
limn표준 x/n n x limit(div(x,n))
i n sum(1,n,θi. 검정력(i,2))
t a, b, k 적분(a, b, sin(kµt))

동기

표와 같은 수학적 표기법은 모두 표기법 범위 밖에 나타나지 않을 수 있는 로컬 변수 또는 바운드 변수를 도입하기 때문에 에서 정의한 1차 항 체계에는 맞지 않습니다. 예를 t sin ( t ) \ t \ \ \ _\ \ ; cd 반면, 자유라고 하는 다른 변수는 일반적인 1차 항 변수와 같이 동작합니다. 예를 k ( t ) \ \ t

이들 연산자는 모두 값 항이 아닌 함수를 인수 중 하나로 간주할 수 있습니다.를 들어 lim 연산자는 시퀀스, 즉 양의 정수에서 예를 들어 실수에 대한 매핑에 적용된다.또 다른 예로 테이블에서 두 번째 예시를 구현하는 C 함수는 함수 포인터 인수를 가집니다(아래 상자 참조).

람다 항은 im, Ω, , 등에 대한 인수로 제공되는 익명 함수를 나타내기 위해 사용할 수 있습니다.

예를 들어, 아래 C 프로그램의 함수 제곱은 람다 항 δi. i.로2 익명으로 쓸 수 있다.그러면 일반합 연산자 δ는 하한값, 상한값 및 요약해야 할 함수를 갖는 삼원 함수 기호로 간주할 수 있다.후자의 인수로 인해 δ 연산자는 2차 함수 기호라고 불립니다.또 하나의 예로서 람다항 δn. x/n은 각각 x/1, x/2, x/3, ...에 매핑하는 함수, 즉 순서(x/1, x/2, x/3, ...)를 나타낸다.lim 연산자는 이러한 시퀀스를 취하여 한계치를 반환합니다(정의되어 있는 경우).

표의 맨 오른쪽 열은 각 수학적 표기 예제를 람다 용어로 표현하는 방법을 나타내며, 공통 infix 연산자를 접두사 형식으로 변환하기도 합니다.

인트 (인트 lwb, 인트 , 인트 기능하다(인트)) {    // 일반 합계 연산자 구현     인트 인식하다 = 0;     위해서 (인트 i=lwb; i<=>; ++i)         인식하다 += 기능하다(i);     돌아가다 인식하다; }  인트 광장(인트 i) { 돌아가다 i*i; }            // 어나니머스 함수(lambda i. i*i)를 구현합니다.단, C에는 그 이름이 필요합니다.  #실패하다 <stdio.h> 인트 주된(무효) {     인트 n;     스캔("%d",&n);     인쇄물(%d\n", (1, n, 광장));        // 합계 제곱에 합계 연산자를 적용합니다.     돌아가다 0; } 

정의.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ 원자 공식도 트리로 볼 수 있고, 이름 변경은 본질적으로 트리에 대한 개념이기 때문에 원자 공식(그리고 더 일반적으로, 수량자가 없는)은 용어와 유사한 방식으로 이름을 바꿀 수 있습니다.실제로 일부 저자는 (예를 들어 int, cf. #sorted terms가 아닌 bool 타입의) 무정량식을 용어로 간주한다.
  2. ^ 교환성 공리의 이름은 공리의 범용 폐쇄에 대한 알파 변환으로 볼 수 있습니다."x+y=y+x"는 실제로 "slambda, y: x+y=y+x"를 의미하며, 이는 "slambda, b: a+b=b+a"와 동의어이다. 아래의 #Lambda 항도 참조한다.
  3. ^ 즉, 시그니처(논리) 문서의 "다수 정렬된 시그니처" 섹션의 "기호 유형"입니다.

레퍼런스

  • Franz Baader; Tobias Nipkow (1999). Term Rewriting and All That. Cambridge University Press. pp. 1–2 and 34–35. ISBN 978-0-521-77920-3.
  1. ^ C.C. Chang; H. Jerome Keisler (1977). Model Theory. Studies in Logic and the Foundation of Mathematics. Vol. 73. North Holland.;여기서: 제1.3장
  2. ^ ; 여기: SectionHermes, Hans (1973). Introduction to Mathematical Logic. Springer London. ISBN 3540058192. ISSN 1431-4657..II.1.3