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Kripke 模型

Kripke model · Relational modal model

在 Kripke 框架上为命题变量逐世界赋值而得到的模态语义模型。

条目类型
模型

形式陈述

固定命题变量集 Prop。Kripke 模型是三元组

M=(W,R,V),

其中 (W,R)Kripke 框架,而赋值

V:PropP(W)

把每个命题变量 p 映到使它为真的世界集合。等价地,可把 V 写成 W×Prop{0,1}。这层赋值扩展了命题逻辑的单一真值赋值:同一个原子 p 可以在不同世界取不同真值,模态算子再沿 R 比较这些世界。

带指定世界的二元组 (M,w) 称为有点模型。模态公式的真假通常在有点模型上判断;模型本身满足 φ 则约定为每个 wW 都满足。若 XW 对后继封闭,即 xXxRy 时必有 yX,那么把 R,V 限制到 X 得到生成子模型。它保留 X 中各点可见的全部后继,因此保留这些点的所有基本模态公式真值。

模型同构是保持可达边和原子赋值的世界双射;同构有点模型满足完全相同的模态公式。反向一般不成立:模态语言只能观察沿边展开的行为,未必识别图的全部组合结构。

直觉

框架回答“从这里需要考虑哪些情形”,赋值回答“每个基本事实在哪些情形成立”。两部分缺一不可。只有赋值而没有边, 没有量化范围;只有边而没有赋值,关系结构存在,却无法开始递归判断任何含原子的公式。

有点模型把观察位置也纳入对象。同一张世界图在 w0w1 处可能给出不同答案,不是因为模型改变,而是观察者拥有不同的后继集合。模态逻辑研究的正是这种“位置相关但按统一规则计算”的真值。

例子与边界

W={s,t,u},关系为 sRt,sRu,tRu,赋值取

V(p)={t,u},V(q)={u}.

s 看来,两个直接后继都满足 p,但只有 u 满足 q;在 t 看来,唯一后继 u 同时满足 p,q。这个模型足以区分“所有下一种情形满足 p”与“至少一种下一情形满足 q”,也显示 t 能借一步看见 u,并不让 s 自动把 u 当成经 t 到达的第二步世界——sRu 是否成立仍由原关系明确给出。

若把 V(q) 改为 {t,u},框架完全不变,但关于 q 的公式真值会改变。反过来,保持赋值不动而删除 sRu,关于 p 的原子真假不变,pq 等模态公式却可能改变。模型的两个组成部分承担不同信息,不能用“世界状态”一个模糊词同时代替。

普通模态 Kripke 模型不要求赋值沿 R 单调。即使 wRvpw 真,p 也可以在 v 假。持久性是直觉主义 Kripke 语义额外加入的条件;把它无声放进一般模态模型会错误排除合法反模型。

推论与应用

模态满足关系V 的原子情况递归扩张到布尔联结词和模态算子。一个公式在模型中全局为真,仍不等于它在底层框架上有效:框架有效还要对所有可能赋值重新检查。

典范模态模型把最大一致公式集当作世界,是从句法自动制造 Kripke 模型的特殊构造。过滤法则从已有模型出发,把对有限公式集无法区分的世界合并。一个展开句法,一个压缩语义,但二者都必须明确给出 W,R,V,并证明新模型的满足关系具有所需性质。

模态互模拟比较两个模型的原子赋值和逐步分支。互模拟不要求世界集合等大,也不要求存在全局双射;它只维护模态语言实际能追踪的局部行为,因此比模型同构弱得多。

参考资料
  • Patrick Blackburn, Maarten de Rijke, and Yde Venema, Modal Logic, Cambridge University Press, 2001, Chapter 2, models, generated submodels, and truth。
  • Alexander Chagrov and Michael Zakharyaschev, Modal Logic, Oxford University Press, 1997, Chapter 8, relational semantics。
  • Brian F. Chellas, Modal Logic: An Introduction, Cambridge University Press, 1980, Chapter 3, relational models。
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