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一阶理论

First-order theory

同一一阶语言中一组句子及其模型类所构成的理论。

条目类型
定义

形式陈述

固定语言 L,一阶理论可指一组 L-句子 T;有些文献另要求它对语义后承或句法后承闭合,使用时需声明约定。其中 满足关系解释。模型类为

Mod(T)={M:MT}.

T 一致/可满足若有模型;完备若对每个 L-句子 φ,恰有 TφT¬φ。结构 M 的完整理论 Th(M) 是它满足的全部句子。理论可有限公理化、递归公理化或不可有效给出,这些是额外性质。

直觉

理论是一组对同一类结构提出的句子约束;模型是满足全部约束的世界,理论的语义闭包则收集这些世界共同强制的所有结论。

一阶理论是一组在固定语言中的句子,可看成对允许模型施加的公理约束。理论不一定有限、完备或可判定;它可以只描述一类结构的共同性质,而不唯一确定某个模型。语义后果取所有模型的交,句法闭包则取所有可证明句子,完备性定理把两者连接。

例子与边界

群理论由群公理组成,有许多非同构模型,因而并不决定每个句子。固定结构 N 的完整理论决定每个算术句子,但其全部真句不可递归枚举。空理论的模型是该语言的所有结构。完备性与“证明系统完备”不同:前者是某个公理理论是否决定每个句子,后者是演算是否捕获所有语义后承。

群论由群公理组成,其模型是所有群;Peano 算术试图描述自然数,却还有非标准模型。稠密无端点线性序理论在可数模型间高度刚性,但仍有不同基数的模型。向理论加入某句或其否定可得到不同完备化,只要保持一致。

推论与应用

理论组织代数类、算术和组合结构,模型论研究其模型谱、完备性、消去量词和分类性质。公理化方式还决定自动推理和可判定性。

一阶逻辑提供语言与推理规则,结构成为理论的模型。可靠性和完备性刻画可证明后果,紧致性、模型完备性与可判定性则研究公理集合的全局性质。

参考资料
  • David Marker, Model Theory: An Introduction, Springer, 2002,§1.2, theories, models, and complete theories。
  • Wilfrid Hodges, Model Theory, Cambridge University Press, 1993,Chs. 1–2, theories and elementary classes。
关系图谱12 个相邻概念 · 1 类关系

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