Lógica de Predicados 1!

Lógica de Predicados 1! rafael ramirez rafael.ramirez@upf.edu 55.316 (Tanger)

Porqué Lógica de Predicados! La logica proposicional maneja bien afirmaciones compuestas de no, y, o, si entonces En situaciones con un conjunto finito (pequeño) de elementos, esto es suficiente para hablar de existe, todo, para todo. Ejemplo: si tenemos 3 estudiantes A, B y C, tomando p= A juega tenis, q= B juega tenis, r= C tiene juega tenis la afirmacion existe un estudiante que juega tenis se puede representar por p q r 2

Porqué Lógica de Predicados! En situaciones con conjuntos infinitos (o muy grandes) requríamos formulas infinitas (o muy grandes), p.e. cada persona es hombre o mujer se traduciría como: (p0 q0) (p1 q1) (p2 p2) Que pasa si queremos representar el argumento: Todos los hombres son mortales, Socrates es un hombre, Por lo tanto, Socrates es mortal. 3

Lógica de Predicados! La logica de predicados (también llamada logica de primer orden) es una extension de la lógica proposicional que usa variables para los objetos. Si usamos x para representar a algun humano, la afirmacion cada persona es hombre o mujer se puede representar como x(h(x) m(x)) donde h(x)= x es hombre, m(x)= x es mujer Estas variables se pueden combinar con símbolos de función para representar objetos nuevos y con símbolos de predicado para describir ralaciones entre objetos. Ejemplo: si s(x) representa el padre de x, y m(x,y) representa x es menor que y, entonces toda persona es menor que su padre se representa por x m(x,s(x)) 4

De LPred a Lenguaje Natural! Traduce: 5

De Lenguaje Natural a LPred! Ejercicio 1 no todas las aves pueden volar Ejercicio 2 todos los hombres son mortales. Socrates es un hombre. Por lo tanto Socrates es mortal. Ejercicio 3 Existe un hermano de Ana que le gusta a Blanca 6

De Lenguaje Natural a LPred Ejercicio P4-#3a no todas las aves pueden volar ( x (B(x) F(x))) Ejercicio P4-#3b todos los hombres son mortales. Socrates es un hombre. Por lo tanto Socrates es mortal. x (H(x) M(x)), H(s) M(s) Ejercicio P4-#3c Existe un hermano de Ana que le gusta a Blanca x (H(x,a) L(x,b)) 7

Lenguaje Natural y LogPred La lógica de predicados es un lenguaje formal y preciso El lenguaje natural (p.e. el Inglés) es un lenguage vago y ambiguo. Pasar de lógica a lenguaje natural es facil/simple pero pasar de lenguaje natural a lógica es mas problemático (puede ser que hay mas de una fórmula por la ambiguedad del lenguage natural) 8

Consistencia y Completitud Extenderemos ambos interpretación semántica y deducción Natural a la lógica de predicados. El resultado básico es un teorema de consistencia y completitud si y solo si Probado por Gödel (la prueba es mucho mas complicada) Así que, una vez más, cualquiera de los dos métodos podría ser usado 9

Alfabeto de la logica de 1er orden! Símbolos de puntuación Variables (, ) x, y, z, x1, x2,, u, v Constantes a, b, c, a1, Símbolos de función f, g, f1, Simbolos de predicado p, q, r, s, t, p1, Conectivos,,, (igual que Log. Proposicional) +, 10

Términos y fórmulas atómicas! TERMINOS Las variables y constantes son terminos Si f es una función de n argumentos y t1,,tn son términos, entonces f(t1,,tn) es un término. FORMULAS ATOMICAS Si p es un predicado con n argumentos y t1,,tn son terminos, entonces p(t1,,tn) es una fórmula atómica. 11

Fórmulas de Lógica de Predicados! FORMULAS DE PRIMER ORDEN 1. Una fórmula atómica p(t1,,tn) es una fórmula 2. Si A y B son fórmulas entonces son fórmulas A B, A, A B, A B, xa, xa 3. Nada mas es una fórmula 12

Variables Libres y Acotadas! El alcance de un cuantificador es la fórmula a la cual se aplica. Una ocurrencia de una variable esta acotada si esta dentro del alcance de un cuantificador x Si no lo esta entonces la variable esta libre Una fórmula esta cerrada si no tiene ninguna ocurrencia libre de variables 13

Variables Libres y Acotadas! 14

Interpretaciones! Una interpretación I para una formula A es: Un dominio D (un conjunto no vacío) Una relacion en el dominio D para cada símbolo de predicado en A Una funcione en el dominio D para vada símbolo de funcion en A Un elemento de D para cada constante en A En caso de que la formula sea abierta, un elemento de D para cada variable libre de A Nota que en el caso proposicional solo hay variables (p,q, ) y nuestro dominio D es el conjunto {T,F} 15

Modelos! Sea A una formula cerrada Definicion: A es verdad en I, o I es una modelo de A, si v(a) = T bajo I. Notacion: I A Si A = x p(a,x) I1: D=N, p=, a=1 I1 A I2: D=N, p=, a=0 No I2 A I3: D=Z, p=, a=0 No I3 A 16

Satisfacibilidad! Definicion: Una formula A es satisfacible si para alguna interpretación I, I A Definicion: Una formula A es válida (notación A) si para toda interpretación I, I A x p(a,x) satisfacible y es falsifiable Que tal x p(x) p(a)? Que tal x p(x) p(a)? 17

Fórmulas válidas (1)! 18

Fórmulas válidas (2)! 19

Tableaux Semánticos! 20

Tableaux semánticos! Ejercicio: Determinar con un tableau semántico si la siguientes fórmulas son válidas o no x ( p(x) q(x) ) ( x p(x) x q(x) ) x A(x) x A(x) 21

Natural Deduction! Reglas La lógica de predicados extiende la lógica proposicional así que todas las reglas de deducción natural de la lógica proposicional se heredan. Solo tenemos que añadir reglas para los cuantificadores 22

Natural Deduction! 23