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Kripke 框架

Kripke frame · Relational frame

由非空世界集和其上可达关系组成、用于解释模态算子结构的语义框架。

条目类型
模型

形式陈述

Kripke 框架是有序对

F=(W,R),

其中 W 是世界集,RW×W可达关系。框架只规定世界及其邻接结构,不给任何命题变量赋真值。若 wRv,则在 w 解释 φ 时必须检查 v;所有 R-后继都满足 φ 才能得到 wφ

框架 F 验证公式 φ,记为 Fφ,意为对 F 上每个允许的命题赋值 V 和每个 wW,相应模型 (W,R,V) 都在 w 满足 φ。因此“框架有效”对赋值作全称量化,严格强于某一个模型恰好满足公式。

框架类 C 验证 φ,记为 Cφ,当且仅当其中每个框架都验证它。由某个框架类刻画的逻辑是

Log(C)={φ:Cφ}.

这一集合取决于允许的赋值与关系结构,而不取决于世界的名字。

直觉

框架像一座尚未填入内容的舞台:世界是位置,可达边规定每个位置能看见哪些位置。换一组命题赋值只是重新布置灯光与道具;若一个公式无论怎样布置都成立,才说明它捕捉了舞台结构本身。

这也解释了为什么关系公理能对应模态公理。要检测自反性,赋值可以故意让 p 在某个非自反世界为假、却在它看见的所有世界为真;pp 随即失败。公式不是直接读取“自反”这个标签,而是利用任意赋值探测缺少的边。

例子与边界

取线性框架

w0Rw1,w1Rw2,

且没有其他边。它既不自反也不传递,因为 w0 没有直接到 w2 的边。加上三个自环只得到自反闭包,仍不自动包含 w0Rw2;再加入这条边才同时满足当前有限图上的传递要求。

在单点框架 W={w} 上有两种不同关系。若 R=,则每个 φ 都在 w 真,因为没有后继可作反例,而每个 φ 都假。若 R={(w,w)},则 φφw 同真同假。世界数相同并不能决定模态行为,边才决定量化范围。

本库约定 W 非空。若允许空框架,则每个公式都会因“对所有世界”没有反例而框架有效,许多完备性和反模型陈述需要额外排除这个退化对象。另一个边界是:框架同构保留全部模态有效式,但非同构框架也可能拥有同一套有效式,所以有效式集合通常不能恢复原图。

推论与应用

给框架加入赋值便得到Kripke 模型模态满足关系随后区分点满足、模型全局满足与框架有效。三层量词不可交换:某个点满足、某个固定赋值下所有点满足、所有赋值下所有点满足分别是逐步增强的断言。

模态逻辑 K由所有 Kripke 框架刻画。限制到自反、传递或等价关系框架会得到更强逻辑,因为允许的反模型减少。反过来,并非任意模态公理都有一个简单的一阶关系条件与之对应;“看起来像关系性质”不足以代替对应性证明。

在有限模型方法中,过滤法会从模型构造有限商框架。若目标逻辑要求传递或 Euclidean 等性质,还必须选择能保持该框架类的过滤关系;仅仅把世界按公式真值合并,并不自动保留所有关系条件。

参考资料
  • Patrick Blackburn, Maarten de Rijke, and Yde Venema, Modal Logic, Cambridge University Press, 2001, Chapter 2, relational models and frame validity。
  • Alexander Chagrov and Michael Zakharyaschev, Modal Logic, Oxford University Press, 1997, Chapter 8, relational semantics。
  • George E. Hughes and Max J. Cresswell, A New Introduction to Modal Logic, Routledge, 1996, Chapters 1–2。
关系图谱11 个相邻概念 · 2 类关系

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