Lógica/Cálculo Proposicional Clássico/Axiomática

Fonte: testwiki
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Introdução

Uma outra forma de lidar sintáticamente com o CPC é axiomaticamente. Como você deve saber, axiomas são proposições tomadas como verdadeiras a partir das quais os teoremas são derivados.

Funciona assim:

Seja Δ o conjunto dos axiomas e todas suas instâncias, se Δα, então α. Ou seja, se α é dedutível dos axiomas, então α é teorema.

E seja Γ um conjunto qualquer de fórmulas, se ΔΓα então Γα. Ou seja, se α é dedutível de um conjunto Γ de fórmulas juntamente com os axiomas, então um raciocínio que tenha Γ como premissas e α como conclusão é válido.

A escolha adequada de axiomas e da regra de inferência primitiva confere ao sistema tanto a correção quanto a completude.

Axiomática de Frege

Gottlob Frege usava apenas a implicação e a negação como operadores primitivos, definindo as demais operações por meio destes, mas sem criar símbolos para expressá-las. Sua axiomática do CPC tem seis axiomas e uma regra de inferência.

Por questões de economia, demonstraremos algumas regras de inferência derivadas e as aplicaremos.

Nas tabelas onde as deduções são expressas, "wff" significa "well formed formula", ou seja, "fórmula bem formada".

  • Axiomas

THEN-1: A(BA)
THEN-2: (A(BC))((AB)(AC))
THEN-3: (A(BC))(B(AC))
FRG-1: (AB)(¬B¬A)
FRG-2: ¬¬AA
FRG-3: A¬¬A


  • Regra de Inferência

MP: {P,PQ}Q


Regra THEN-1*: A(BA)

# wff razão
1. A premissa
2. A(BA) THEN-1
3. BA MP 1,2.


Regra THEN-2*: A(BC)(AB)(AC)

# wff razão
1. A(BC) premissa
2. (A(BC))((AB)(AC)) THEN-2
3. (AB)(AC) MP 1,2.


Regra THEN-3*: A(BC)B(AC)

# wff razão
1. A(BC) premissa
2. (A(BC))(B(AC)) THEN-3
3. B(AC) MP 1,2.


Regra FRG-1*: AB¬B¬A

# wff razão
1. (AB)(¬B¬A) FRG-1
2. AB premissa
3. ¬B¬A MP 2,1.


Regra TH1*: AB,BCAC

# wff razão
1. BC premissa
2. (BC)(A(BC)) THEN-1
3. A(BC) MP 1,2
4. (A(BC))((AB)(AC)) THEN-2
5. (AB)(AC) MP 3,4
6. AB premissa
7. AC MP 6,5.


Teorema TH1: (AB)((BC)(AC))

# wff razão
1. (BC)(A(BC)) THEN-1
2. (A(BC))((AB)(AC)) THEN-2
3. (BC)((AB)(AC)) TH1* 1,2
4. ((BC)((AB)(AC)))((AB)((BC)(AC))) THEN-3
5. (AB)((BC)(AC)) MP 3,4.


Teorema TH2: A(¬A¬B)

# wff razão
1. A(BA) THEN-1
2. (BA)(¬A¬B) FRG-1
3. A(¬A¬B) TH1* 1,2.


Teorema TH3: ¬A(A¬B)

# wff razão
1. A(¬A¬B) TH 2
2. (A(¬A¬B))(¬A(A¬B)) THEN-3
3. ¬A(A¬B) MP 1,2.


Teorema TH4: ¬(A¬B)A

# wff razão
1. ¬A(A¬B) TH3
2. (¬A(A¬B))(¬(A¬B)¬¬A) FRG-1
3. ¬(A¬B)¬¬A MP 1,2
4. ¬¬AA FRG-2
5. ¬(A¬B)A TH1* 3,4.


Teorema TH5: (A¬B)(B¬A)

# wff razão
1. (A¬B)(¬¬B¬A) FRG-1
2. ((A¬B)(¬¬B¬A))(¬¬B((A¬B)¬A)) THEN-3
3. ¬¬B((A¬B)¬A) MP 1,2
4. B¬¬B FRG-3, with A := B
5. B((A¬B)¬A) TH1* 4,3
6. (B((A¬B)¬A))((A¬B)(B¬A)) FRG-1
7. (A¬B)(B¬A) MP 5,6.


Teorema TH6: ¬(A¬B)B

# wff razão
1. ¬(B¬A)B TH4, with A := B, B := A
2. (B¬A)(A¬B) TH5, with A := B, B := A
3. ((B¬A)(A¬B))(¬(A¬B)¬(B¬A)) FRG-1
4. ¬(A¬B)¬(B¬A) MP 2,3
5. ¬(A¬B)B TH1* 4,1.


Teorema TH7: AA

# wff razão
1. A¬¬A FRG-3
2. ¬¬AA FRG-2
3. AA TH1* 1,2.


Teorema TH8: A((AB)B)

# wff razão
1. (AB)(AB) TH7, com A := AB
2. ((AB)(AB))(A((AB)B)) THEN-3
3. A((AB)B) MP 1,2.


Teorema TH9: B((AB)B)

# wff razão
1. B((AB)B) THEN-1, com A := B, B := AB.


Teorema TH10: A(B¬(A¬B))

# wff razão
1. (A¬B)(A¬B) TH7
2. ((A¬B)(A¬B))(A((A¬B)¬B)) THEN-3
3. A((A¬B)¬B) MP 1,2
4. ((A¬B)¬B)(B¬(A¬B)) TH5
5. A(B¬(A¬B)) TH1* 3,4.


Teorema TH11: (AB)((A¬B)¬A)

# wff razão
1. A(B¬(A¬B)) TH10
2. (A(B¬(A¬B)))((AB)(A¬(A¬B))) THEN-2
3. (AB)(A¬(A¬B)) MP 1,2
4. (A¬(A¬B))((A¬B)¬A) TH5
5. (AB)((A¬B)¬A) TH1* 3,4.


Teorema TH12: ((AB)C)(A(BC))

# wff razão
1. B(AB) THEN-1
2. (B(AB))(((AB)C)(BC)) TH1
3. ((AB)C)(BC) MP 1,2
4. (BC)(A(BC)) THEN-1
5. ((AB)C)(A(BC)) TH1* 3,4.


Teorema TH13: (B(BC))(BC)

# wff razão
1. (B(BC))((BB)(BC)) THEN-2
2. (BB)((B(BC))(BC)) THEN-3* 1
3. BB TH7
4. (B(BC))(BC) MP 3,2.


Regra TH14*: {A(BP),PQ}A(BQ)

# wff razão
1. PQ premissa
2. (PQ)(B(PQ)) THEN-1
3. B(PQ) MP 1,2
4. (B(PQ))((BP)(BQ)) THEN-2
5. (BP)(BQ) MP 3,4
6. ((BP)(BQ))(A((BP)(BQ))) THEN-1
7. A((BP)(BQ)) MP 5,6
8. (A(BP))(A(BQ)) THEN-2* 7
9. A(BP) premissa
10. A(BQ) MP 9,8.


Teorema TH15: ((AB)(AC))(A(BC))

# wff razão
1. ((AB)(AC))(((AB)A)((AB)C)) THEN-2
2. ((AB)C)(A(BC)) TH12
3. ((AB)(AC))(((AB)A)(A(BC))) TH14* 1,2
4. ((AB)A)(((AB)(AC))(A(BC))) THEN-3* 3
5. A((AB)A) THEN-1
6. A(((AB)(AC))(A(BC))) TH1* 5,4
7. ((AB)(AC))(A(A(BC))) THEN-3* 6
8. (A(A(BC)))(A(BC)) TH13
9. ((AB)(AC))(A(BC)) TH1* 7,8.


Teorema TH16: (¬A¬B)(BA)

# wff razão
1. (¬A¬B)(¬¬B¬¬A) FRG-1
2. ¬¬B((¬A¬B)¬¬A) THEN-3* 1
3. B¬¬B FRG-3
4. B((¬A¬B)¬¬A) TH1* 3,2
5. (¬A¬B)(B¬¬A) THEN-3* 4
6. ¬¬AA FRG-2
7. (¬¬AA)(B(¬¬AA)) THEN-1
8. B(¬¬AA) MP 6,7
9. (B(¬¬AA))((B¬¬A)(BA)) THEN-2
10. (B¬¬A)(BA) MP 8,9
11. (¬A¬B)(BA) TH1* 5,10.


Teorema TH17: (¬AB)(¬BA)

# wff razão
1. (¬A¬¬B)(¬BA) TH16, com B := \neg B
2. B¬¬B FRG-3
3. (B¬¬B)(¬A(B¬¬B)) THEN-1
4. ¬A(B¬¬B) MP 2,3
5. (¬A(B¬¬B))((¬AB)(¬A¬¬B)) THEN-2
6. (¬AB)(¬A¬¬B) MP 4,5
7. (¬AB)(¬BA) TH1* 6,1.


Teorema TH18: ((AB)B)(¬AB)

# wff razão
1. (AB)(¬B(AB)) THEN-1
2. (¬B¬A)(AB) TH16
3. (¬B¬A)(¬B(AB)) TH1* 2,1
4. ((¬B¬A)(¬B(AB)))(¬B(¬A(AB))) TH15
5. ¬B(¬A(AB)) MP 3,4
6. (¬A(AB))(¬(AB)A) TH17
7. ¬B(¬(AB)A) TH1* 5,6
8. (¬B(¬(AB)A))((¬B¬(AB))(¬BA)) THEN-2
9. (¬B¬(AB))(¬BA) MP 7,8
10. ((AB)B)(¬B¬(AB)) FRG-1
11. ((AB)B)(¬BA) TH1* 10,9
12. (¬BA)(¬AB) TH17
13. ((AB)B)(¬AB) TH1* 11,12.


Teorema TH19: (AC)((BC)(((AB)B)C))

# wff razão
1. ¬A(¬B¬(¬A¬¬B)) TH10
2. B¬¬B FRG-3
3. (B¬¬B)(¬A(B¬¬B)) THEN-1
4. ¬A(B¬¬B) MP 2,3
5. (¬A(B¬¬B))((¬AB)(¬A¬¬B)) THEN-2
6. (¬AB)(¬A¬¬B) MP 4,5
7. ¬(¬A¬¬B)¬(¬AB) FRG-1* 6
8. ¬A(¬B¬(¬AB)) TH14* 1,7
9. ((AB)B)(¬AB) TH18
10. ¬(¬AB)¬((AB)B) FRG-1* 9
11. ¬A(¬B¬((AB)B)) TH14* 8,10
12. ¬C(¬A(¬B¬((AB)B))) THEN-1* 11
13. (¬C¬A)(¬C(¬B¬((AB)B))) THEN-2* 12
14. (¬C(¬B¬((AB)B)))((¬C¬B)(¬C¬((AB)B))) THEN-2
15. (¬C¬A)((¬C¬B)(¬C¬((AB)B))) TH1* 13,14
16. (AC)(¬C¬A) FRG-1
17. (AC)((C¬B)(¬C¬((AB)B))) TH1* 16,15
18. (¬C¬((AB)B))(((AB)B)C) TH16
19. (AC)((¬C¬B)(((AB)B)C)) TH14* 17,18
20. (BC)(¬C¬B) FRG-1
21. ((BC)(¬C¬B))(((¬C¬B)(((AB)B)C))((BC)(((AB)B)C))) TH1
22. ((¬C¬B)(((AB)B)C))((BC)(((AB)B)C)) MP 20,21
23. (AC)((BC)(((AB)B)C)) TH1* 19,22.


Teorema TH20: (A¬A)¬A

# wff razão
1. (AA)((A¬A)¬A) TH11
2. AA TH7
3. (A¬A)¬A MP 2,1.


Teorema TH21: A(¬AB)

# wff razão
1. A(¬A¬¬B) TH2, com B := ~B
2. ¬¬BB FRG-2
3. A(¬AB) TH14* 1,2.

Prova de que o terceiro axioma é dedutível dos dois primeiros

O lógico e filósofo polonês Jan Łukasiewicz, famoso por seus estudos em lógicas não-clássicas, provou que o THEN-3 é dedutível do THEN-1 e do THEN-2.

  • THEN-1: P(QP)
  • THEN-2: (P(QR))((PQ)(PR))


  • Tese 1: ((QR)(P(QR)))((PQ)(PR))
# wff razão
1. (((P(QR))((PQ)(PR)))((QR)((P(QR))((PQ)(PR))))) THEN-1*
2. (P(QR))((PQ)(PR)) THEN-2
3. ((QR)(P(QR)))((PQ)(PR)) MP 1,2.

* P/(P(QR))((PQ)(PR))

* Q/QR


  • Tese 2: ((QR)(P(QR)))((QR)((PQ)(PR)))
# wff razão
1. (((QR)((P(QR)))((PQ)(PR))))(((QR)(P(QR)))(QR)((PQ)(PR))) THEN-2*
2. ((QR)(P(QR)))((PQ)(PR)) Prop. 1
3. ((QR)(P(QR)))((QR)((PQ)(PR))) MP 1,2.

*P/QR

*Q/P(QR)

*R/(PQ)(PR)


  • Tese 3: (QR)((PQ)(PR))
# wff razão
1. ((QR)(P(QR)))((QR)((PQ)(PR))) Prop.2
2. (QR)(P(QR)) THEN-1*
3. (QR)((PQ)(PR)) MP 1,2.

* P/QR

* Q/P


  • Tese 4: ((QR)(PQ))((QR)(PR))
# wff razão
1. ((QR)((PQ)(PR)))(((QR)(PQ))((QR)(PR))) THEN-2*
2. (QR)((PQ)(PR)) Prop.3
3. ((QR)(PQ))((QR)(PR)) MP 1,2.

* P/QR

* Q/PQ

* R/PR


  • Tese 5: R(P(QP))
# wff razão
1. (P(QP))(R(P(QP))) THEN-1*
2. P(QP) THEN-1
3. R(P(QP)) MP 1,2.

* P/P(QP)

* Q/R


  • Tese 6: ((PQ)R)(QR)
# wff razão
1. (((PQ)R)(Q(PQ)))(((PQ)R)(QR)) Prop.4*
2. ((PQ)R)(Q(PQ)) Prop.5**
3. ((PQ)R)(QR) MP 1,2.

* Q/PQ

* P/Q

** R/(PQ)R

** P/Q

** Q/P


  • Tese 7: (S((PQ)R))(S(QR))
# wff razão
1. (((PQ)R)(QR))((S((PQ)R))(S(QR))) Prop.3*
2. ((PQ)R)(QR) Prop.6
3. (S((PQ)R))(S(QR)) MP 1,2.

* Q/(PQ)R

* R/QR

* P/S


  • THEN-3: (P(QR))(Q(PR))
# wff razão
1. ((P(QR))((PQ)(PR)))((P(QR))(Q(PR))) Prop.7*
2. (P(QR))((PQ)(PR)) THEN-2
3. (P(QR))(Q(PR)) MP 1,2.

* S/P(QR)

* R/PR


𝔔𝔲𝔬𝔡 𝔈𝔯𝔞𝔱 𝔇𝔢𝔪𝔬𝔫𝔰𝔱𝔯𝔞𝔫𝔡𝔲𝔪

Axiomática de 5 operadores

  • THEN-1: φ(χφ)
  • THEN-2: (φ(χψ))((φχ)(φψ))
  • AND-1: (φχ)φ
  • AND-2: (φχ)χ
  • AND-3: φ(χ(φχ))
  • OR-1: φ(φχ)
  • OR-2: χ(φχ)
  • OR-3: (φψ)((χψ)((φχ)ψ))
  • NOT-1: (φχ)((φ¬χ)¬φ)
  • NOT-2: φ(¬φχ)
  • NOT-3: φ¬φ
  • IFF-1: (φχ)(φχ)
  • IFF-2: (φχ)(χφ)
  • IFF-3: (φχ)((χφ)(φχ))


Alguns Teoremas

  • αα
# wff razão
1. α(αα) THEN-1*
2. α((αα)α) THEN-1**
3. (α((αα)α))((α(αα))(αα)) THEN-2***.
4. ((α(αα))(αα)) 2,3 MP.
5. αα 1,4 MP.

* φ/α , χ/α

** φ/α , χ/αα

*** φ/α , χ/αα , ψ/α

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