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模态满足关系

Modal satisfaction relation · Kripke semantics for modal logic

递归规定模态公式在 Kripke 模型某一世界何时为真的关系。

条目类型
定义

形式陈述

M=(W,R,V)Kripke 模型wW。模态满足关系 M,wφ 按公式结构递归定义:

M,wpwV(p),M,w,M,w¬φM,wφ,M,wφψM,wφ 且 M,wψ,M,wφv(wRvM,vφ),M,wφv(wRvM,vφ).

经典布尔联结词在当前世界按真值函数解释; 可定义为 ¬¬。模型满足 φ,记 Mφ,意为每个世界都满足。框架 F=(W,R) 验证 φ,记 Fφ,意为框架上的每个赋值模型都满足。对模型类或框架类 C,语义后承 ΓCφ 则要求:每个对象、每个相关世界只要满足 Γ 全部公式,也满足 φ

直觉

是沿关系边作全称和存在量化。判断 wφ 时,不看 φw 自己是否成立,除非框架恰有自环;它逐一检查 w 能看见的世界。φ 只需找到一条边和一个见证世界。两者的对偶来自经典否定把“并非所有后继都失败”化成“某个后继成功”。

递归定义让嵌套模态具有明确的路径深度。p 先对每个一步后继 v 提要求,再允许每个 v 各自选择一个下一步见证;它与 p 的量词顺序不同,不能因都含一个方框和一个菱形就交换。

例子与边界

W={w,a,b,c},边为 wRa,wRb,aRc,bRc,且 V(p)={a,c}。在 w

  • p 为真,因为 a 是满足 p 的直接后继;
  • p 为假,因为直接后继 b 不满足 p
  • p 为真,因为 a,b 都能到达满足 pc
  • p 为真或假取决于 a,b 的全部后继;在当前图中选择 a 即可,因 a 的唯一后继 c 满足 p

若再给 a 增加一个不满足 p 的后继 d,最后一项仍可能由 b 作见证;只有让 a,b 各自都有失败后继,p 才会失败。这个轨迹展示量词嵌套的真实机制,而不是更换原子真值后的同型算例。

死端世界 z 满足每个 φ,却不满足任何 φ。前者是全称量化在空后继集上的空真,不表示 z “知道所有事实”。若应用不允许死端,应在框架层要求串行,而不能临时改写真值条款。

还要区分局部与全局:M,wφ 只谈一个点,Mφ 谈固定赋值下所有点,Fφ 再量化框架上的所有赋值。把一次模型检查成功写成“公式逻辑有效”,会漏掉后两层量词。

推论与应用

模态逻辑 K对所有 Kripke 模型可靠且完备;分配公理

(pq)(pq)

之所以在每个世界成立,是因为两个方框共享同一批后继,可在每个后继使用一次 modus ponens。这个证明直接展开满足条款,不需要假定 R 具备任何额外性质。

典范模型定理证明句法成员关系与这里的满足关系逐公式一致;过滤法证明商模型对指定子公式集保持这里的真值;模态互模拟则通过结构归纳证明相关世界满足相同公式。三项元理论都以这组递归条款为共同接口。

直觉主义 Kripke 语义相比,此处的蕴涵与否定只在当前世界按经典真值解释。直觉主义蕴涵会量化所有更强信息状态,原子赋值还必须持久;两套语义共享关系图外观,却不能混用递归条款。

参考资料
  • Patrick Blackburn, Maarten de Rijke, and Yde Venema, Modal Logic, Cambridge University Press, 2001, §2.1, truth in relational models。
  • George E. Hughes and Max J. Cresswell, A New Introduction to Modal Logic, Routledge, 1996, Chapter 2, truth conditions and validity。
  • Brian F. Chellas, Modal Logic: An Introduction, Cambridge University Press, 1980, §§3.1–3.3。
关系图谱11 个相邻概念 · 2 类关系

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