“完备性是模型论与证明论之间的桥梁。由“证明只用有限多前提”立即得到紧致性定理:有限可满足的理论整体可满足。Henkin 构造还为可数语言中的一致理论给出至多可数模型,通往 Löwenheim…”
“即凡语义蕴涵成立处必有形式推导。结合可靠性定理($\vdash$ 蕴含 $\models$)得到双向刻画:”
定义Definition
施工中 · 内容逐步修订
Syntactic derivability · Provability relation
用有限形式证明把前提集与可由它推出的公式联系起来的元关系。
固定形式演算
当且仅当存在有限、合法的
推导对象可以是树,也可以是带引用和子证明范围标记的序列。树中每个节点由规则实例连接到直接前提;序列中则须核验每行的规则、引用与假设作用域。Hilbert 演算常采用序列,自然演绎两种表示都常见;可推导性由规则决定,而非由版面排列决定。
在每一步只使用有限多个前提的通常演算中,一份有限证明只能引用
反方向使用同一证明仍可在更大的前提集中成立这一性质;不允许弱化的资源敏感演算需另行表述,不能直接套用这个集合式接口。
令
| 步骤 | 公式 | 依据 |
|---|---|---|
| 1 | 前提 | |
| 2 | 前提 | |
| 3 | 第 1 步,合取消去 | |
| 4 | 第 1 步,合取消去 | |
| 5 | 第 2、3 步,蕴含消去(modus ponens) | |
| 6 | 第 5、4 步,合取引入 |
这份证书展示了怎样推导;若前提库还含无穷多其他公式,检查它仍只需这里实际用到的两条前提。
临时假设
在可靠的经典演算中,
不可推导也不等于可推导否定。仍以前提
在通常经典演算中,增加前提不会毁掉已有证明;把对中间结论的证明接到使用该结论的位置,还可组合证明。这些性质支撑演绎定理、证明模块化以及一致性的研究,但在限制假设复制或丢弃的演算中,要重新检查对应结构规则。
语义蕴涵给出外部标准:可靠性说明可推导必然语义有效,一阶完备性说明所有语义后承都可推导。配合证明只用有限前提的性质,可以进一步理解紧致性定理为何把无限模型问题归结到有限子集。
若语法和规则实例都可有效检查,且所用公理及前提可递归枚举,可给每次引用附上它在枚举中出现的有限运行见证。这样就能系统枚举并检查有限证明,从而半判定可推导性:存在证明时最终会找到,不存在时却可能永远搜索。证明长度、定理可枚举性和不可判定性,都在研究这个“有限证书存在”的关系。
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