“固定一个有限关系签名 $\tau$,每个关系符号的元数固定。输入是非空有限结构”
形式陈述
给定一阶语言
若等号属于逻辑符号,它必须解释为论域上的真实相等关系。常元也可统一看成零元函数:
结构不为变量固定值;解释含变量的项与公式还需要变量赋值
直觉
语言给出可使用的名字和输入位置,结构为这些位置填入具体对象、运算与关系。函数符号
同一个论域可以配上不同结构,同一个语言也可以在不同论域上解释。因此比较两份公式的真假前,既要确认符号解释,也要确认量词究竟遍历哪些对象。符号的字形相同,并不意味着其数学含义已经固定。
例子与边界
在一个有限结构中完整求值
取语言
并令
句子
代数语言与关系语言
群语言使用常元
图语言只需二元关系
全函数与非空论域
标准一阶函数解释必须处处有值且留在论域内。例如实数上的倒数在
本页采用非空论域。若有常元,空论域本来就无法解释它;即使语言没有常元,允许空结构也会改变量词规律,例如
推论与应用
结构与赋值共同决定满足关系:先递归求项值,再判断关系成员资格,最后处理联结词和量词。句子没有自由变量,所以最终真值不依赖赋值。
一阶理论筛选满足特定公理的结构。子结构、同构、初等嵌入和超积则比较或构造结构:其中同构要同时保留全部符号解释,初等嵌入还要求保持任意一阶公式的真假。这些不同层次不能仅由论域集合之间的函数替代。
Ehrenfeucht–Fraïssé 博弈用有限轮选点比较两个结构:每轮只要求所选元组保持部分同构,却能精确刻画有界量词秩公式的真假一致。在纯序语言中,七点序和八点序虽不同构,应答者仍能赢三轮;差异是否可见,取决于允许的公式观察深度。
参考资料
- Anand Pillay, Lecture Notes — Model Theory (Math 411), University of Notre Dame, 2002,§1,pp.1–3:单类与多类结构、函数关系解释、理论模型。
- Jeremy Avigad, Robert Y. Lewis, Floris van Doorn, Logic and Proof, 在线版 3.18.4(访问于 2026),§§10.1–10.3:解释、项求值、量词与论域。