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一阶结构

First-order structure · Interpretation

为一阶语言中的常元、函数符号和关系符号指定集合上解释的数学结构。

条目类型
模型

形式陈述

给定一阶逻辑语言 L,一个 L-结构 M 由非空集合 M 作为论域,并为符号提供解释:每个常元 c 解释为 cMM;每个 n 元函数符号 f 解释为全函数 fM:MnM;每个 n 元关系符号 R 解释为关系 RMMn。若等号是逻辑符号,它解释为 M 上真实相等关系。同一语言可有许多不同结构,结构只解释非逻辑符号,不为变量指定值。

直觉

语言给出空的符号接口,结构选择一个对象世界并为每个接口符号填入具体元素、运算和关系。

一阶结构为语言中的每个常元、函数符号和关系符号提供一个具体解释,并指定量词遍历的非空论域。语言只是签名,结构才决定 + 是整数加法、矩阵加法还是别的运算。区分符号与解释,可让同一套公式同时描述许多代数系统。

例子与边界

环语言 (0,1,+,) 可解释为整数环、有限域或矩阵环;它们共享语法但满足不同句子。在图语言中,一个二元关系 E 解释边集。论域通常要求非空;若允许空结构,量词与常元语义需改动。函数符号必须解释为论域内处处定义的全函数,部分函数需另行编码。

群语言含常元 e、二元函数 和一元函数 1;任意具体群都给出一个结构。序语言只有二元关系符号 <,可分别解释为 NQR 上的序。若函数符号被解释为部分函数,就不再是标准一阶结构,需改语言或扩展语义。

推论与应用

结构是模型论的基本对象,使同一理论可比较不同模型。它支撑满足、初等嵌入、子结构、超积及代数结构的一阶公理化。

变量赋值与结构一起递归定义 满足关系一阶理论研究某类结构共同满足的句子,模型同态、初等等价与超积则比较结构之间保留了多少公式信息。

参考资料
  • David Marker, Model Theory: An Introduction, Springer, 2002,§1.1, languages and structures。
  • Wilfrid Hodges, Model Theory, Cambridge University Press, 1993,Ch. 1, signatures and first-order structures。
关系图谱16 个相邻概念 · 1 类关系

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