Skip to content

定义Definition

句法可推导关系

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。

形式陈述 ​

固定形式演算 D 及其判断形状。记

Γ⊢Dφ,

当且仅当存在有限、合法的 D-推导,其结论判断表示“由上下文 Γ 得到 φ”。Γ 可以按演算需要是集合、序列或其他带结构的上下文;本文具体例子使用允许通常结构规则的经典自然演绎。无未解除前提时写 ⊢Dφ。

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 Γ 的有限子集。因此

Γ⊢φ⟺∃Γ0⊆Γ 有限,使 Γ0⊢φ.

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。

直觉

Γ⊢φ 是“存在一份合规则的证明证书”,不是“目前看起来大概可以证明”。拿到证书后逐步核验,和在所有可能证书中寻找一个,是两种不同任务;前者可行并不保证后者总能终止。

⊢ 是元语言中的关系符号,它谈论前提、公式和证明;→ 则是对象语言中组合公式的联结词。二者可通过演绎定理或蕴含引入规则联系,但并不是同一种符号。类似地,⊨ 谈模型真假,不能从定义上代换成 ⊢。

例子与边界

一份逐步可查的推导 ​

令 Γ={P∧Q,P→R}。下表给出 Γ⊢R∧Q 的自然演绎证明:

步骤 公式 依据
1 P∧Q 前提
2 P→R 前提
3 P 第 1 步,合取消去
4 Q 第 1 步,合取消去
5 R 第 2、3 步,蕴含消去(modus ponens)
6 R∧Q 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 P 并由它得到 P,再解除假设,可以证明 ⊢P→P。解除后上下文已经改变,不能再把临时的 P 引用为无条件结论,否则会错误得到 ⊢P。

不可推导需要理由 ​

在可靠的经典演算中,P⊬Q 可用反赋值证明:取 P 真、Q 假,若存在从 P 到 Q 的证明,可靠性便被违反。这与“搜索十分钟没找到证明”不同;后者没有排除更长证明。

不可推导也不等于可推导否定。仍以前提 P 为例,取 P,Q 同真,便说明 P⊬¬Q;因此 Q 与 ¬Q 都可能推不出来。另一方面,若人为只保留前提重复规则而删去逻辑公理与其他规则,空前提下就推不出 P∨¬P,尽管它在经典语义下永真。这揭示完备性是演算的实质性质。

推论与应用

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。

参考资料
  • Jeremy Avigad, Robert Y. Lewis, Floris van Doorn, Logic and Proof, 在线版 3.18.4(访问于 2026),§3.1 Derivations in Natural Deduction:树式推导与假设解除。
  • P. D. Magnus, Tim Button, Robert Trueman, Richard Zach, forall x: Calgary, Fall 2025 在线版,Chapter 17,§§17.1–17.5:行式证明、modus ponens、子证明范围及合法引用。
关系图谱13 个相邻概念 · 3 类关系

拖动节点调整位置。

显示关系

显示:依赖

  1. 前置三跳
  2. 前置二跳
  3. 前置一跳
  4. 当前条目
  5. 后续一跳
  6. 后续二跳
  7. 后续三跳
文字版关系按与当前条目的最短距离分组
类型化关系