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相继式演算

Sequent calculus

以左右公式序列构成相继式并用结构规则和逻辑规则推导的证明演算。

形式陈述

相继式演算以

ΓΔ

为基本判断,其中 Γ,Δ 是公式的有限序列或多重集,语义上表示 ΓΔ。规则分为结构规则(弱化、收缩、交换)、分别作用于左右两侧的逻辑规则以及切规则

ΓΔ,AA,ΠΛΓ,ΠΔ,Λ.

经典系统 LK 允许右侧多个公式;直觉主义系统 LJ 通常限制右侧至多一个公式。空左侧表示无前提,空右侧表示矛盾或不可达结论,具体解释随演算约定固定。

直觉

相继式把“可用资源”和“目标候选”显式放在证明状态两侧;每条逻辑规则只分解一个主公式,因此证明的局部结构非常清晰。

例子与边界

右合取规则把证明 ΓAB 分解成分别证明 ΓAΓB;左合取规则则可把假设 AB 展开成 A,B。弱化允许加入未使用假设,收缩允许合并重复假设;在线性逻辑中这些结构规则不再普遍可用,说明它们并非纯排版操作。多后承 LK 能直接表达经典析取行为,单后承 LJ 则保留构造性。把 Γ,Δ 当集合会遮蔽收缩和交换是否为显式规则,因此定义时需声明上下文的数据结构。

推论与应用

相继式演算是切消、子公式性质、证明搜索与自动定理证明的标准框架,也为线性逻辑、显示逻辑和结构证明论提供可改造骨架。

参考资料
  • A. S. Troelstra and H. Schwichtenberg, Basic Proof Theory, 2nd ed., Cambridge University Press, 2000,Chs. 4–6, Gentzen sequent calculi LK and LJ。
  • Heinz-Dieter Ebbinghaus, Jörg Flum, and Wolfgang Thomas, Mathematical Logic, 2nd ed., Springer, 1994,Part A, sequent systems and structural/logical rules。