Selvreference i begrænsningsresultaterne

Relaterede dokumenter
Gödels ufuldstændighedssætninger

Ufuldstændighed, mængdelære og beregnelighed

Gödels ufuldstændighedssætninger

Thomas Bolander og Helge Elbrønd Jensen. 7. marts 2005

Gödels ufuldstændighedssætninger

01017 Diskret Matematik E12 Alle bokse fra logikdelens slides

Gödels ufuldstændighedssætninger

t a l e n t c a m p d k Matematiske Metoder Anders Friis Anne Ryelund 25. oktober 2014 Slide 1/42

16. december. Resume sidste gang

Taylors formel. Kapitel Klassiske sætninger i en dimension

16. marts P NP. Essentielle spørgsmål: NP P? Et problem Q kaldes NP -fuldstændigt 1 Q NP 2 R NP : R pol Q. Resume sidste gang

Epistemisk logik og kunstig intelligens

Gödel: Über formal unentschiedbare Sätze der Principia Mathematica und verwandter Systeme I, 1931

Klassisk Taylors formel

Formelle systemer og aksiomatisk mængdelære

Baggrundsnote om logiske operatorer

Statistik og Sandsynlighedsregning 2

GEOMETRI-TØ, UGE 6. . x 1 x 1. = x 1 x 2. x 2. k f

Matematiske metoder - Opgavesæt

Implikationer og Negationer

Nogle grundlæggende begreber

Analyse 2. Gennemgå bevis for Sætning Supplerende opgave 1. Øvelser. Sætning 1. For alle mængder X gælder #X < #P(X).

83 - Karakterisation af intervaller

Udvalgsaksiomet. Onsdag den 18. november 2009

Uendelige rækker og Taylor-rækker

Teoretiske Øvelsesopgaver:

Mordell s Sætning. Henrik Christensen og Michael Pedersen. 17. december 2003

Elementær Matematik. Mængder og udsagn

ANALYSE 1, 2014, Uge 6

af koblede differentialligninger (se Apostol Bind II, s 229ff) 3. En n te ordens differentialligning

Projekt 1.4 De reelle tal og 2. hovedsætning om kontinuitet

Punktmængdetopologi. Mikkel Stouby Petersen. 1. marts 2013

Hvad er formel logik?

Opgaver i logik, torsdag den 20. april

Konstruktion af de reelle tal

Variable. 1 a a a 5 2a 3a + 6 a + 5 3a a 2 a 2 a ,5 1,5 4 7,5 4 0

Teoretisk Statistik, 16. februar Generel teori,repetition

8 Regulære flader i R 3

Hvad er CAS? Hvad er algebra? Didaktisk analyse af CAS-brug Hvad kan lærerne gøre?

Hjerner i et kar - Hilary Putnam. noter af Mogens Lilleør, 1996

1 < 2 og 1 > 2 (2.1) er begge udsagn. Det første er sandt det andet er falsk. Derimod er

Bevisteknikker. Bevisteknikker (relevant både ved design og verifikation) Matematisk induktion. Matematisk induktion uformel beskrivelse

Om hypoteseprøvning (1)

Henrik Bulskov Styltsvig

Hamiltonkreds, den handelsrejsendes problem, delmængdesum-problemet

Affine rum. a 1 u 1 + a 2 u 2 + a 3 u 3 = a 1 u 1 + (1 a 1 )( u 2 + a 3. + a 3. u 3 ) 1 a 1. Da a 2

DesignMat Lineære differentialligninger I

Matematikkens fundament i krise

Skriftlig Eksamen Diskret Matematik (DM528)

Logik. Af Peter Harremoës Niels Brock

GEOMETRI-TØ, UGE 12. A σ (R) = A f σ (f(r))

Skriftlig Eksamen Kombinatorik, sandsynlighed og randomiserede algoritmer (DM528)

Archimedes Princip. Frank Nasser. 12. april 2011

Bevisteknikker (relevant både ved design og verifikation)

Om matematisk logik. Henning Christiansen, Troels Andreasen

Program. Statistik og Sandsynlighedsregning. Eksempler. Sandsynlighedstæthed og sandsynlighedsmål

Matematik YY Foråret Kapitel 1. Grupper og restklasseringe.

Brug og Misbrug af logiske tegn

Tidligere Eksamensopgaver MM505 Lineær Algebra

Statistisk model. Definition: En statistisk model består af et repræsentationsrum (X, E) og en familie P af sandsynlighedsmål

Funktionsterminologi

Udsagnslogik. Anker Mørk Thomsen. 6. december 2013

Funktionsterminologi

Analyse 1. Mads Friis Anders Friis Anne Ryelund. 25. maj 2018

2010 Matematik 2A hold 4 : Prøveeksamen juni 2010

Kalkulus 2 - Grænseovergange, Kontinuitet og Følger

ANALYSE 1, 2014, Uge 5

Susanne Ditlevsen Institut for Matematiske Fag susanne

Noter til Perspektiver i Matematikken

Appendiks 6: Universet som en matematisk struktur

DesignMat Lineære differentialligninger I

Matematisk induktion

Banach-Tarski Paradokset

ANALYSE 1. Uge 7, 4. juni juni, 2007

Introduktion til prædikatlogik

Logik, computere og kunstig intelligens

Kapitel 4: Nyttefunktioner

Turing og den universelle maskine

1 Beregnelighed. 1.1 Disposition. 1.2 Præsentation. Def. TM. Def. RE/R. Def. 5 egenskaber for RE/R. Def. NSA. Bevis. NSA!RE. Def. SA. Bevis. SA!

Asymptotisk testteori

Matematisk argumentation

Logik. Helge Elbrønd Jensen og Tom Høholdt Fortolket af Michael Elmegård og Øistein Wind-Willassen.

Skriftlig eksamen - med besvarelse Topologi I (MM508)

Om sandhed, tro og viden

UGESEDDEL 10 LØSNINGER. = f

Side 9 sætningen: Kolmogorov s konsistensætning Tue Tjur, Institut for Matematisk Statistik

UENDELIG, MERE UENDELIG, ENDNU MERE UENDELIG, Indledning

Exponentielle familer, ark 2

t a l e n t c a m p d k Kalkulus 1 Mads Friis Anders Friis Anne Ryelund Signe Baggesen 10. januar 2015 Slide 1/54

Komplekse tal og algebraens fundamentalsætning.

Skriftlig eksamen Vejledende besvarelse MATEMATIK B (MM02)

Endeligdimensionale vektorrum

Lineær Algebra - Beviser

Kalkulus 1 - Opgaver. Anne Ryelund, Anders Friis og Mads Friis. 20. januar 2015

Taylorudvikling I. 1 Taylorpolynomier. Preben Alsholm 3. november Definition af Taylorpolynomium

Primtal - hvor mange, hvordan og hvorfor?

Mat H /05 Note 2 10/11-04 Gerd Grubb

Matroider Majbritt Felleki

Grafer og graf-gennemløb

Transkript:

Selvreference i begrænsningsresultaterne Thomas Bolander, IMM, DTU. tb@imm.dtu.dk To pointer: (1) Der skal kun meget lidt udover selvreference til for at få de klassiske logiske begrænsningsresultater. (2) Det er ikke helt ligetil at slippe af med selvreference (og dermed ikke helt ligetil at slippe af med begrænsningsresultaterne). Brorfelde 2004 p.1/12

Paradokser Det mest problematiske biprodukt af selvreference er de paradokser det leder til. Tilstedeværelsen af et paradoks er altid et symptom på at en del af vores grundlæggende forståelse af et emne har afgørende defekter (Barwise og Etchemendy [1984]). Eksempel [løgnerparadokset]. Betragt løgnersætningen: Denne sætning er ikke sand. Spørgsmål: Er løgnersætningen sand? Ja nej & nej ja. Vi skal i det følgende se på en formaliseret variant af dette paradoks. Brorfelde 2004 p.2/12

Formelle sprog Vi betragter et formelt sprog følgende symboler: Konstanter: 0, 1, 2, 3,... Variable: x, y, z, w, v, x 1, x 2, x 3,... Symbolerne +,, =, og., som indeholder mindst Formlerne i er tegnstrenge dannet på sædvanlig måde fra disse symboler, f.eks. 7 + 1 = 8 5 + x = 8 x = y + 2. Variable kan instantieres med konstanter: ϕ(x) ϕ(3) 5 + x = 8 5 + 3 = 8 Brorfelde 2004 p.3/12

Definition. Et fortolket sprog er et par (, S), hvor S er en delmængde af formlerne i. En formel ϕ i kaldes sand hvis ϕ S. Den kaldes falsk hvis ϕ S. Definition. Et fortolket sprog (, S) siges at have stærk negation hvis der for enhver formel ϕ i gælder ϕ S ϕ S. I et fortolket sprog med stærk negation er enhver formel enten sand eller falsk. I det følgende lader vi ( sprog., S) betegne et vilkårligt fortolket Brorfelde 2004 p.4/12

Selvreference i fortolkede sprog For at opnå selvreference i sproget skal formler kunne tale om andre formler og ikke kun om tal. Lad være en injektiv afbildning fra mængden af formler i ind i mængden af naturlige tal. Denne afbildning knytter et entydigt naturligt tal ϕ til enhver formel ϕ. Dette tal kaldes Gödel koden af ϕ. Hvis tallet ϕ indgår i en formel ψ, kan vi fortolke ψ som udtrykkende en egenskab ved ϕ. Mere præcist kan vi for enhver formel ψ(x) opfatte ψ ϕ som udtrykkende at ϕ har egenskaben udtryk af ψ(x). Brorfelde 2004 p.5/12

Definition.(, S) siges at tillade selvreference hvis der for alle formler P (x) eksisterer en term d sådan at P (d) er sand P P (d) er sand d har egensk. P. udtrykket d har egensk. P har egensk. P Sætning. Hvis (, S) indeholder formel aritmetik så tillader det selvreference (diagonaliseringslemmaet). Brorfelde 2004 p.6/12

Sandhed i formaliserede sprog Definition. En formel T (x) kaldes et sandhedsprædikat i (, S) hvis der for alle formler ϕ i gælder T ϕ er sand ϕ er sand. Sætning (Tarskis Sætning). Hvis et fortolket sprog har stærk negation og tillader selvreference, så kan det ikke indeholde et sandhedsprædikat. Brorfelde 2004 p.7/12

Bevis for Tarski s sætning. Antag at det fortolkede sprog (, S) indeholder et sandhedsprædikat T (x). Da (, S) tillader selvreference, eksisterer en term d sådan at T (d) er sand T T (d) er sand. (1) Sætningen T (d) svarer til løgnersætningen denne sætning er ikke sand. Da T (x) er et sandhedsprædikat gælder samtidig T T (d) er sand T (d) er sand. (2) (1) og (2) giver tilsammen T T (d) er sand T T (d) er sand, men dette er i modstrid med at det fortolkede sprog har stærk negation. Brorfelde 2004 p.8/12

Fra Tarski til Gödel I Gödel s ufuldstændighedsteorem betragtes formelle systemer. Disse kan modelleres i samme ramme: Et formelt system er et fortolket sprog (, S), hvor S er de bevisbare formler. Definition. Det formelle system kaldes fuldstændigt hvis der for enhver formel ϕ gælder at enten ϕ eller ϕ kan bevises. Det kaldes konsistent hvis der ikke findes en formel ϕ så både ϕ og ϕ kan bevises. Bemærk: Hvis systemet både er konsistent og fuldstændigt, da har det stærk negation. Brorfelde 2004 p.9/12

Definition. Et formelt system (, S) siges at kunne repræsentere bevisbarhed hvis der eksisterer en formel B(x) så der for alle formler i gælder ϕ S B ϕ er bevisbar ϕ S B ϕ er bevisbar Sammenlign med sandhedsprædikater. Hvis systemet har stærk negation bliver ovenstående egenskab netop til sandhedsprædikategenskaben. Derfor: Sætning (Gödels Sætning). Antag et formelt system kan repræsentere bevisbarhed. Hvis systemet er konsistent da er det ufuldstændigt. Formel aritmetik kan repræsentere bevisbarhed (Gödel), så det er enten inkonsistent eller ufuldstændigt. Brorfelde 2004 p.10/12

Altså: Tarski s sætning kræver kun selvreference og stærk negation. Gödel s kræver kun selvreference og repræsenterbarhed af bevisbarhed. Kan vi sløjfe stærk negation? Modargumenter: ad hoc løsning, svag udtrykskraft (giver ikke klassisk toværdi-logik). Kan vi sløjfe repræsenterbarhed af bevisbarhed? Hvis vi gør det, får vi blot en anden form for ufuldstændighed: ufuldstændighed i repræsentationen af bevisbarhed. Så er der kun selvreference tilbage... Kan vi sløjfe den? Brorfelde 2004 p.11/12

Selvreference eller ej? Er det muligt at skelne mellem selvreferende og ikke-selvrefererende sætninger i formelle systemer? Jeg mener nej. Eksempel. Betragt konsistenspåstanden Con(ZF Inf) for teorien ZF Inf. Set fra ZF Inf er dette en selvrefererende uafgørbarhed (den taler om en overordnet egenskab ved det system den selv tilhører). Samtidig har vi ZF Inf Inf Con(ZF Inf). Altså, set fra ZF Inf er Con(ZF Inf) og Inf ækvivalente. Men vi vil ikke umiddelbart opfatte Inf som en selvrefererende påstand i ZF Inf. På den anden side er der stadig løgnerparadokset... Brorfelde 2004 p.12/12