При изучении высказываний мы отмечали, что утверждение с переменными не является высказыванием. Можно, например, рассмотреть предложение %%P(x) : x^2 + 1 > 2%% с переменной %%x \in \mathbb R%%. Это предлождение не является высказыванием, так как нельзя сказать истинно оно или ложно. Однако, если заменить переменную %%x%% на какое-либо значение, например, %%x = 1%%, получаем высказывание %%2 > 2%%, которое является ложным. Заменив переменную %%x%% на значение %%x = 2%%, получим истинное высказывание %%5 > 2%%. Итак есть выражение %%P(x)%% не являющиееся высказыванием, но превращающееся в него при замене переменной %%x%% на ее произвольное значение из соответствующего множества.
Одноместным предикатом, определенным на множестве %%D%%, называется предложение с переменной, которое превращается в высказывание при замене этой переменной на ее значение из множества %%D%%. Одноместный предикат будем называть унарным или предикатом от одной переменной.
Следующие предложения являются одноместными предикатами:
Следующие предложения не являются одноместными предикатами:
%%n%%-местым предикатом с областью определения %%D = D_1 \times D_2 \times \ldots \times D_n%% называется предикат %%P(x_1, x_2, \ldots, x_n)%% от %%n%% переменных, который превращается в высказывание при замене переменных %%x_1, x_2, \ldots, x_n%% на их значения из множеств %%D_1, D_2, \ldots, D_n%% соответственно.
Тогда предложение прямая %%x%% параллельна прямой %%y%% является двуместным предикатом %%P(x, y)%%, где %%X, Y%% — множество всех прямых.
Рассмотрим %%n%%-местный предикат %%P(x_1, x_2, \ldots, x_n)%%. В этом случае переменные берутся из множеств %%D_1, D_2, \ldots, D_n%% соответственно. Можно рассмотреть множество %%D = D_1 \times D_2 \times \ldots \times D_n%% — декартово произведение множеств %%D_1, D_2, \ldots, D_n%%, элементами которого являются всевозможные упорядоченные %%n%%-ки %%(d_1, d_2, \ldots, d_n)%% элементов исходных множеств.
Множество %%D%% называется областью определения предиката.
Областью истинности предиката %%P(x_1, x_2, \ldots, x_n)%% называется множество всех %%n%%-ок %%(d_1, d_2, \ldots, d_n) \in D%% таких, что при замене %%x_1%% на %%d_1%%, %%x_2%% на %%d_2%%, ..., %%x_n%% на %%d_n%% получается истинное высказывание.
На множестве %%D = \{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9\}%% рассмотрим одноместный предикат %%P(x): x%% — простое число. Найти область истинности предиката %%P(x)%%.
Обозначим область истинности буквой %%A%%. Тогда %%A%% состоит из таких элементов, при которых выполняется предикат %%P(x)%%. Поэтому %%A = \{2, 3, 5, 7\}%%.
Аналогично операциям для высказываний вводятся операции для предикатов.
Пусть %%P(x)%% и %%Q(x)%% — одноместные предикаты, определенные на множестве %%D%%.
Отрицанием предиката %%P(x)%% называется новый предикат, обозначаемый %%\overline{P(x)}%% и являющийся ложным для тех и только тех %%x%%, для которых предикат %%P(x)%% истинный.
Конъюнкцией предикатов %%P(x)%% и %%Q(x)%% называется новый предикат, обозначаемый %%P(x) \land Q(x)%% и являющийся истинным для тех и только тех %%x%%, для которых предикаты %%P(x)%% и %%Q(x)%% истинны.
Дизъюнкцией предикатов %%P(x)%% и %%Q(x)%% называется новый предикат, обозначаемый %%P(x) \lor Q(x)%% и являющийся ложным для тех и только тех %%x%%, для которых предикаты %%P(x)%% и %%Q(x)%% ложны.
Импликацией предикатов %%P(x)%% и %%Q(x)%% называется новый предикат, обозначаемый %%P(x) \rightarrow Q(x)%% и являющийся ложным для тех и только тех %%x%%, для которых предикаты %%P(x)%% истинный, а %%Q(x)%% ложный.
Эквиваленцией предикатов %%P(x)%% и %%Q(x)%% называется новый предикат, обозначаемый %%P(x) \leftrightarrow Q(x)%% и являющийся истинным для тех и только тех %%x%%, для которых предикаты %%P(x)%% и %%Q(x)%% имеют одинаковые значения.
Применяя операции над предикатами, мы получаем составные предикаты, которые будем называть формулами алгебры предикатов.
Предикаты %%P(x)%% и %%Q(x)%% эквивалентные , если для любого значения переменной %%x%% их значения истинности совпадают. Обозначают $$P(x) \equiv Q(x).$$
Для предикатов справедливы все законы, аналогичные законам алгебры логики высказываний1.
В случае тождественно истинных и тождественно ложных предикатов имеем следующие определения.
Предикат %%P(x_1, x_2, \ldots, x_n)%% называется тождественно истинным если при любой замене переменных %%x_1, x_2, \ldots, x_n%% на их значения предикат превращается в истинное высказывание.
Предикат %%P(x_1, x_2, \ldots, x_n)%% называется тождественно ложным если при любой замене переменных %%x_1, x_2, \ldots, x_n%% на их значения предикат превращается в ложное высказывание.
Высказывание является частным случаем предиката, когда в предикате нет переменных. То есть высказывание является предикатом %%0%% порядка (от %%0%% переменных).
| Равносильность формул алгебры высказываний | Кванторы |