命題常元、變元及聯(lián)結(jié)詞是形式描述命題及其推理的基本語言成分,用它們可以形式地描述更為復(fù)雜的命題。下面我們引入高一級的語言成分——命題公式。
定義1.1 以下三條款規(guī)定了命題公式(proposition formula)的意義:
。1)命題常元和命題變元是命題公式,也稱為原子公式或原子。
。2)如果A,B是命題公式,那么(┐A),(A∧B),(A∨B),(A→B),(A?B)也是命題公式。
。3)只有有限步引用條款(1),(2)所組成的符號串是命題公式。
命題公式簡稱公式,常用大寫拉丁字母A,B,C等表示。公式的上述定義方式稱為歸納定義,第四章將對此定義方式進行討論。
例1.8 (┐(p→(q∧r)))是命題公式,但(qp),p→r,p1∨p2∨…均非公式。
為使公式的表示更為簡練,我們作如下約定:
。1)公式最外層括號一律可省略。
。2)聯(lián)結(jié)詞的結(jié)合能力強弱依次為 ┐,(∧,∨),→,?,(∧,∨)表示∧與∨平等。
。3)結(jié)合能力平等的聯(lián)結(jié)詞在沒有括號表示其結(jié)合狀況時,采用左結(jié)合約定。
例如, ┐p→q∨(r∧q∨s) 所表示的公式是 ((┐p)→(q∨((r∧q)∨s)))
設(shè)A是命題公式,A1是A 的一部分,且A1也是公式,則A1稱為公式A的子公式。
如對公式A:┐p→q∨(r∧q∨s),則p, ┐p ,q , (r∧q∨s) 及q∨(r∧q∨s)都是公式A的子公式,而┐q, ┐p→q, 雖然是公式,但確不是A的一部分,因此不是A的子公式;q∨(r∧雖然是公式A的一部分,但不是公式,因而也不是A的子公式。
如果公式A含有命題變元p1,p2,…,pn,記為A(p1,…,pn),并把聯(lián)結(jié)詞看作真值運算符,那么公式A可以看作是p1,…,pn的真值函數(shù)。對任意給定的p1,…,pn的一種取值狀況,稱為指派(assignments),用希臘字母a,b等表示,A均有一個確定的真值。當(dāng)A對取值狀況 a 為真時,稱指派a弄真A,或a是A的成真賦值,記為a (A) = 1;反之稱指派a弄假A,或a是A的成假賦值,記為a (A) = 0.對一切可能的指派,公式A的取值可能可用表1.7來描述,這個表稱為真值表(truth table)。當(dāng)A(p1,…,pn)中有k個聯(lián)結(jié)詞時,公式A的真值表應(yīng)為2n行、k+n列(不計表頭)。
例1.9 作出公式┐(p→(q∧r))的真值表。
表1.7
p | q | r | q∧r | P→(q∧r) | ┐(p→(q∧r) |
0 0 0 0 1 1 1 1 |
0 0 1 1 0 0 1 1 |
0 1 0 1 0 1 0 1 |
0 0 0 1 0 0 0 1 |
1 1 1 1 0 0 0 1 |
0 0 0 0 1 1 1 0 |