ミニマル論理、またはミニマル計算は、もともとインゲブリグト・ヨハンソンが「ミニマルカルキュル」という名前で開発した記号論理体系です。 [ 1 ]これは、矛盾から任意の命題を証明できるという爆発原理(ex falso quodlibet )と排中律を否定する、直観主義論理よりも弱いパラコンシステント論理です。これに対し、直観主義論理は、ほとんどの構成的論理と同様に、排中律のみを否定します。
したがって、以下の2つの導出はいずれもすべての命題に対して有効ではない。そして最小限の論理で:
古典論理学では、偽から偽へという法則もまたは同等には有効です。これらは最小限の論理では自動的に成り立つものではありません。
最小論理という名称は、接続子の数が制限された論理システムを指す場合にも用いられることがある。
最小論理は通常、直観主義命題論理と同じ構文を用いて定式化され、含意を伴う。接続詞 選言 虚偽または不条理基本結合子として、¬A を (A → ⊥) の略語として扱います。この構文を使用すると、最小論理は直観主義論理の肯定断片と同じ公理化を持ち、特定の公理は存在しません。。
基本結合子として¬を用いた最小論理の代替的な定式化は、爆発を避ける限り可能である。このような公理化には、否定のための直接的な公理が必要であり、それらは以下に示す。常に望ましいのは、次に説明する否定導入法則である。
否定の有効な規則を簡単に分析すると、完全な展開を欠くこの論理が何を証明でき、何を証明できないかがよくわかります。最小論理のような否定を持つ言語における自然な命題は、例えば否定導入原理です。これは、命題を仮定して矛盾を導き出すことによって命題の否定を証明するものです。最小論理では、この原理は以下と同等です。
任意の2つの命題について。矛盾として捉えられるそれ自体が矛盾律を確立する
想定する物質条件文の導入規則はまた、そして関連性はない。これと含意の排除により、上記の導入原理は、
つまり、矛盾を仮定すれば、すべての命題は否定できる。この論理では否定の導入が可能なので、あらゆる矛盾はあらゆる二重否定を証明する。逆に、証明可能なものもあるさらに常に爆発法を用いれば、帰結における二重否定を取り除くことができるが、この原理は最小論理では採用されていない。
これにより、多くの文が最小限の論理に対する爆発と同等であると見なされる。一例を挙げると、。
正論理を最小論理に拡張する一つの可能なスキームは、含意として、この場合、論理の構成的含意計算の定理が否定文にも適用される。この目的のために、は命題として導入され、システムが矛盾していない限り証明できず、否定はは、の略語として扱われます。建設的に、それは、信じるに足る理由が全くない命題を表している。
形式的な意味合いは単に論理において不条理が原始的である場合、完全な爆発原理(例えば、次の形式で)上記( )は、同様に次のようにも表すことができる。。
以下では、どの定理が最小論理でも依然として成り立つかを示す簡単な議論を行い、多くの場合、有効なカリー化規則と演繹定理を暗黙のうちに利用します。
暗黙の導入として、、 など考慮することによってつまり
同じく、
命題形式のモーダス・ポネンスから直接導き出せるこれを有効な対偶原理(下記参照)と組み合わせると、否定命題の安定性も導かれる。
2 番目に同等のものフレーゲの定理から導かれる、
これはひいては、有効な弱い形のconsequentia mirabilisを意味する。つまり、これは、ある命題の否定が、その命題を否定できないことを示唆する場合に限り、その命題を否定することはできない、ということを述べている。
二重否定導入には
そして、それはまた、その単なる特殊なケースとして、このセクションの残りの部分では、上記の最初の3つの定理を、それぞれ2つの命題変数を含む、より強力な妥当な定理の特殊な場合として再導出します。
まず、否定を含まない含意計算で採用された原理については、ヒルベルトシステムのページで、同一性の法則、含意導入、およびモーダス・ポネンスの変形の公理の命題形式を通して提示されています。そこで証明されている。最初の導出では、ここではすぐにスキーマの結果が得られます
直観主義ヒルベルト体系では、導入しない場合定数として、これは2番目の否定特性公理としても解釈できます。(もう1つは爆発です。)として応答上記は確かに爆発を示している応答。
第二に、二重否定の導入も同様に、単なる特殊なケースから導かれる。で
これは上記の2つの定理に近い。確かにその通りです。これは否定文の安定性の一般化である。後者は、別の方法でも次のことから導かれる。カリー・ハワード対応の下では、ここでの最後の定理はラムダ式によっても正当化される可能性がある。これは、ここで挙げた定理の1つについて、この方法を述べるためだけのものです。
第三に、含意導入の対偶から、
そして同様に、
これから、二重否定の含意が導かれる。同様に。最後に、最小論理では対偶
証明できるかもしれないこれから、任意の1つはしたがって、これに関連して、否定の導入と同様に、これらからもまた、二重否定の含意は以下からも導かれる。で弱いconsequentia mirabilisを使用します。
含意のみの観点からの記述を超えて、これまで議論してきた原理は定理としても確立できる。否定の定義により、モーダス・ポネンスの声明は次の形式でそれ自体は矛盾律に特化しており、否定が含意である場合、非矛盾のカレー形式は再びさらに、前節で詳述した接続詞を用いた否定の導入は、単なる特殊なケースとして暗黙のうちに示されている。このように、最小論理は、否定除去(別名爆発)を除いた構成的論理として特徴づけることができる。
これにより、2 つの命題の結合を含む一般的な直観主義的含意のほとんども、カリー化同値性を含めて得ることができます。重要な同値性
強調する価値がある。それは、両方とも同じことを言う2つの同等の言い方であることを表現している。そして暗示するそこから、よく知られているド・モルガンの法則のうち2つが得られる。
3つ目の有効なド・モルガンの法則も導き出すことができる。
排中命題の否定は、それ自身の妥当性を意味する。上記のコンセクエンティア・ミラビリスの弱い変形を参照すると、次のことが導かれる。
この結果は、これは以下から導かれる検討する際にのために。
もう1つ、もう少し具体的な特殊なケースとして、すでに、素朴な選言法則が爆発とどのように結びついているかを示唆しており、このトピックについては後ほど詳しく説明します。
関連して、事例分析によると、単に。 特に、と同等同様に、と同等そして特に、と同等しかし、それは一般的に単にそして今、同様に、最小限の論理で救済された含意は
これは、選言三段論法の完全な、直観主義的にのみ証明可能な命題表現と比較されるべきである。ここでも、爆発を伴う直観主義論理においてのみ、ここでの帰結は常に単にと証明可能的に同等である。許容される規則としての選言三段論法については、以下で論じる。
直観主義論理は証明しない、そして逆方向も証明することはできない。逆に、最小論理においては、分解規則のすべての形式が有効であるとは限らない。
上記の原理はすべて、定数と組み合わせた正値微積分学の定理を用いて得ることができる。その定数を用いた定式化の代わりに、対偶原理を公理として採用することもできる。二重否定の原理とともにこれは、直観主義論理の肯定断片に対する最小論理の別の公理化を与える。
一般化する戦術に二重否定を含むすべての古典的に妥当な命題を証明するのに役立たない。特に、当然のことながら、二重否定除去の素朴な一般化はこの方法では証明できない。実際、構文形式のスキーマは強すぎるだろう: 真の提案を考慮するとこれは単に。
提案は最小論理の定理であり、したがって、完全二重否定原理を採用すると最小論理では、爆発も証明され、それによって計算は古典論理に戻り、すべての中間論理もスキップされます。
上記のように、任意の命題に対する二重否定排中律は、最小論理ですでに証明可能です。しかし、述語論理では、厳密に強い直観主義論理の法則でさえ、排中律の無限連言の二重否定の証明を可能にするものではないことを強調しておく価値があります。実際、
逆に、二重否定シフト スキーマ (DNS) も有効ではない。
算術を超えて、この証明不可能性は非古典的な理論の公理化を可能にする。
排中律は矛盾律ではしばしば有効であるが、最小論理ではそうではない。最小論理では、排中律は驚異的帰結と同等であることが示される。
最小論理は、排中律の二重否定と、上記で使用し、その論文自体で示されているような、奇跡的帰結の弱い変形のみを証明する。
最小論理は弱化を証明する、すなわち命題形式で含意の導入を可能にする。その原理は演繹定理の導出において重要な役割を果たします。
同一性の法則非常に弱い論理でも成り立つ。これを用いて、最小論理の弱化はさらに証明に利用できる。。
例えば、弱化の証明において、最小論理は関連性論理とは異なります。したがって、当然ながら、ここで議論されている論理は形式的な意味では最小論理ではありません。
のみを使用する任意の式命題論理において証明可能なのは、それが直観主義論理において証明可能な場合に限られる。しかし、命題論理においては証明不可能であっても、直観主義論理においては成り立つ命題も存在する。
爆発原理は直観主義論理では有効であり、あらゆる命題を導出するには、あらゆる不条理を導出すればよいことを示している。最小論理では、この原理は任意の命題に対して公理的に成り立たない。最小論理は直観主義論理の肯定部分のみを表すため、直観主義論理のサブシステムであり、厳密に弱い。どちらの論理も選言の性質を持つ。
否定文の爆発では、完全な爆発は、その特殊なケースと同等です。後者は、拒否された命題に対する二重否定の除去と表現できる。簡潔に述べると、直観主義論理における爆発的表現は、最小論理には存在しない二重否定除去原理の特定の場合を正確に規定する。この含意は、次の節で述べるように、完全な選言三段論法を直ちに導く。
実際、直観主義の文脈では、爆発原理によって、選言三段論法を単一の命題の形で証明することが可能になる。 これは次のように解釈できます。そして建設的な拒否、無条件に肯定的なケースの選択を許容する、そしてここではその二重否定だけではない。このように、三段論法は選言の展開原理である。それは爆発の形式的帰結と見なすことができ、またそれを含意する。なぜなら、もし証明によって証明されたそれからすでに証明されているが、もし証明によって証明された、 それから直観主義的なシステムは爆発を許容するため、これもまた続く。
例えば、コイン投げの結果、表か裏のどちらかになるという建設的な議論が与えられた場合(または)と、結果が実際には表ではなかったという建設的な議論を合わせると、三段論法を包含する命題は、これはすでに裏が出たという議論を構成していることを表明します。
直観主義論理体系がメタ論理的に一貫していると仮定すると、三段論法は、構成的証明がそして他の非論理的な公理が示されていない限り、実際には、。
ヨハンソンは記事の中で、たとえは最小論理の定理ではない、証明可能性から証明可能性続く。したがって、このステップは、許容推論規則と呼ばれるものである。彼の証明は、直観主義論理のためのゲンツェンのシーケント計算を用いている。
弱い爆発形式は選言三段論法を証明し、反対方向には、三段論法の事例は読むそして、排中律が成り立つ命題に対する二重否定除去と同等である。 実質条件文は証明された命題に対して二重否定の排除を認めるので、これは拒否された命題に対する二重否定の排除と再び同等である。
最後に、直観主義論理では爆発的に任意の例えば、この選言は直観主義的にも証明可能である。これは偽の選言命題である(古典論理においても証明できない)。一般的に、最小論理ではこの2つの選言命題のどちらも証明されない。
以下のヘイティング算術定理は、爆発原理を用いなければこの一般的な結果によって証明できない存在主張の証明を可能にする。この結果は本質的に単純な二重否定除去主張の族であり、計算可能な述語を束縛する文。
させて任意の量化子を含まない述語であり、したがってすべての数に対して決定可能である。除外された中間が成り立つので、 そして帰納法によって、 言葉で言うと:数字のために有限の範囲内で、どのケースも検証されないことが除外できる場合、つまり、すべての数値に対して、たとえば対応する命題常に反証可能であるならば、これは何らかのその中での証明可能である。
前述の例と同様に、これを証明するには、否定のない命題を得るために前件側で爆発させる必要がある。命題が次のように定式化されている場合、すると、この最初のケースは既に空虚な節からの爆発の一形態を示している。 次のケース決定可能な述語に対する二重否定除去を述べる。 のケースにはこう書かれている これは、既に述べたように、 両方そしてこれらは、決定可能な述語に対する二重否定除去の事例です。もちろん、ステートメント固定の場合そして最小論理の原理を用いることで、他の手段によって証明できる可能性がある。
余談だが、一般的な決定可能な述語の無制限スキーマは直観主義的に証明可能ですらない。マルコフの原理を参照のこと。
このセクションでは、最小限の論理を含意のみに限定することによって得られるシステムについて説明します。関数型プログラミングの計算は、すでに主に含意結合子に依存しています。例えば、述語論理フレームワークの構成計算を参照してください。
このシステムは、次のシーケンシャルルールによって定義できます。[ 2 ] [ 3 ]
この制限付き最小論理の各式は、単純型付きラムダ計算の型に対応します(カリー・ハワード対応を参照)。この最小論理の含意断片は、直観主義論理の肯定含意断片と同じであり、型理論の文脈では、すでに「最小論理」と表記されていることもあります。[ 4 ]
不条理これは自然演繹だけでなく、Curry–Howard に基づく型理論の定式化にも使用されます。型システムでは、これはしばしば空型とも呼ばれる。その命題に対する証明が存在することは、矛盾を構成する。
多くの状況において、論理体系において独立した定数である必要はなく、その役割は任意の拒否された命題で置き換えることができる。例えば、次のように定義できる。どこ区別されるべきである。その命題は同じ記号で表すことができる。このような定義は、単純な構成論理よりも有益である可能性もある。
このような特徴付けの例は自然数を含む理論において。ここでは、任意の2つの与えられた数が等しいことを証明できます。たとえば、続くこの形式の証明は、論理公理である爆発がない場合でも可能である。したがって、算術は次のような場合に矛盾しているとみなされる。導出できる。
この定義の文脈では、証明する偽りである、つまり証明する表記法を導入する主張も捉えるために。そして実際、算術を使って、保持するが、また、つまり、これはしたがって、我々は次のものを得る。証明終了。
直観主義論理のフレーム意味論を反映した最小論理の意味論が存在する(矛盾許容論理の意味論に関する議論を参照)。ここでは、命題に真偽を割り当てる評価関数は、より少ない制約を受けることができる。