为了说明命题函数的概念,下面先举例解释命题与谓词的关系。
设h是谓词“能够到达山顶”,l表示客体名称李四,t表示老虎,c表示汽车,那么h(l)
,h(t),h(c)等分别表示各个不同的命题,但他们有一个共同的形式,即h(x)。
当x分别取l,t,c时就表示“李四能够到达山顶”,“老虎能够到达山顶”,“汽车能
够到达山顶”。
同理,若l(x,y)表示“x小于y”,那么l(2,3)表示了一个真命题:“2小于3”。
而l(5,1)表示假命题:“5小于1”。
又如a(x,y,z)表示了真命题“3+2= 5” ,而a(1,2,4)表示了一个假命题“1+
2= 4” 。
从上述三个例子中可以看到h(x),l(x,y),a(x,y,z)本身不是一个命题,只
有当变元x,y,z等取特定的客体时,才确定了一个命题。
定义2-2·1 由一个谓词,一些客体变元组成的表达式称为简单命题函数。
根据这个定义可以看到,n元谓词就是有n个客体变元的命题函数,当n=0时,称为0元
谓词,它本身就是一个命题,故命题是n元谓词的一个特殊情况。
由一个或n个简单命题函数以及逻辑联结词组合而成的表达式称复合命题函数。
逻辑联结词┓,∧,∨,→,«,的意义与命题演算中的解释完全类同。
例1 设s(x)表示“x学习很好”,用w(x)表示“x工作很好”。则┓s(x)表示“
x学习不是很好”。s(x)∧w(x)表示“x的工作,学习都很好”。s(x)→w(x)
表示“若x的学习很好,则x工作得很好”。
例2 用h(x,y)表示“x比y长得高”。设l表示李四,c表示张三。
则┓h(l,c)表示“李四不比张三长得高”。┓h(l,c)∧h(c,l)表示“李四
不比张三长得高”且“张三不比李四长得高”即“张三与李四同样高”。
例3 设q(x,y)表示“x比y重”,当x,y指人或物时,它是一个命题,但若x,y指
实数时,q(x,y)就不是一个命题。
命题函数不是一个命题,只有客体变元取特定名称时,才能成为一个命题。但是客体
变元在哪些范围内取特定的植,对是否成为命题及命题的真值极有影响。
例4 r(x)表示“x是大学生”,如果x的讨论范围为某大学里班级中的学生,则r(x)
是永真式。
如果x的讨论范围为某中学里班级中的学生,则r(x)是永假式。
如果x的讨论范围为一个剧场中的观众,观众中有大学生也有非大学生,那么,对某些
观众,r(x)为真,对另一些观众,r(x)为假。
例5 (p(x,y)∧p(y,z))→p(x,z)
若p(x,y)解释为“x小于y”,当x,y,z都在实数域中取值,则这个式子表示为:
“若x小于y且y小于z,则x小于y”。这是一个永真式。
如果p(x,y)解释为“x为y的儿子”,当x,y,z都指人,则“若x为y的儿子且y是
z的儿子则x是z的儿子”。这个式子表达的是一个永假公式。
如果p(x,y)解释为“x距离y 10米 ”,若x,y,z表示地面上的房子,那么“x距
离y 10米 且y距离z 10米 则x距离z 10米 ”。这个命题的真值将由x,y,z的具体
位置而定,它可能为t,也可能为f。
从上述两例可以看到,命题函数确定为命题,与客体变元的论述范围有关。在命题函
数中,客体变元的论述范围称作个体域。个体域可以是有限的,也可以是无限的,把
各种个体域综合在一起作为论述范围的域称全总个体域。
使用上面所讲的一些概念,还不能用符号很好的表达日常生活中的各种命题。例如:
s(x)表示x是大学生,而x的个体域为某单位的职工。那么s(x)可以表示某单位
职工都是大学生,也可以表示某单位存在一些职工是大学生。为了避免这种理解上的
混乱,因此需要引入量词,以刻划“所有的”和“存在一些”的不同概念。
例如(a)所有的人都是要呼吸的。
(b)每个学生都要参加考试。
(c)任何整数或是正的或是负的。
这三个例子都需要表示“对所有的x”这样的概念,为此,引入符号(∨x)或(x),
表示“对所有的x”。
若设m(x):x是人,h(x):x要呼吸。
p(x):x是学生,q(x):x要参加考试。
i(x):x是整数,r(x):x是正数,n(x):x是负数。
则上述三例就记为:
(a)(∨x)(m(x)→h(x))
(b)(∨x)(p(x)→q(x))
(c)(∨x)(i(x)→(r(x)∨n(x)))
符号“∨x”称为全称量词,用来表示“对所有的”“每一个”“对任何一个”等。
另外还有一类量词记作(ヨx),表示“存在一些x”。
例如 (a)存在一个数是质数。
(b)一些人是聪明的。
(c)有些人早饭吃面包。
设p(x):x是质数。
m(x):x是人。
r(x):x是聪明的。
e(x):x早饭吃面包。
则上述三例可表示为:
(a)(ヨx)(p(x))
(b)(ヨx)(m(x)∧r(x))
(c)(ヨx)(m(x)∧e(x))
符号“ヨ”称为存在量词,可用来表达“存在一些”“至少有一个”“对于一些”等。
全称量词与存在量词统称为量词,在上述有关量词的例子中可以看出,每个由量词确定
的表达式,都与个体域有关。例如:(∨x)(m(x)→h(x))表示所有的人都要呼吸
,如果把个体域限制在“人类”这个范围内,那么亦可简单地表示为(∨x)(h(x))
。在这个例子中指定论域,不仅与表达形式有关,而且不同的指定论域会有不同的问题真
值。如设论域为“人类”则这个命题的真值为t,如果论域为自然数,则命题的真值为f。
为此,在讨论带有量词的命题函数时,必须确定其个体域。为了方便,我们将所有命题函
数的个体域全部统一,使用全总个体域。用了这个全总个体域后,对每一个客体变元的变
化范围,用特性谓词加以限制。一般地,对全称量词,此特性谓词常作蕴含的前件,对存
在量词,此特性谓词常作合取项。例如:在全总个体域中(∨x)(h(x))可写成(∨x)
(m(x)→h(x)),其中m(x)为h(x)的特性谓词。对(ヨx)(h(x))可写成
(ヨx)(m(x)∧h(x)),特性谓词m(x)限定了h(x)中变元的范围。