Esercizi sulle derivazioni in logica proposizionale modale Sandro Zucchi 2009-10 Alcuni esempi Prima di introdurre gli esercizi, facciamo qualche esempio di derivazione nei sistemi che abbiamo definito. Derivazioni in T(NAT) Iniziamo mostrando che `T (N AT ) 2p ⊃ p La derivazione è immediata, data la regola di eliminazione di 2 in T(NAT): 1. Prova: 2p ⊃ p 2. 2p 3. p ⊃I Ass 2E, 2 Proviamo ora a derivare qualche esempio di necessitazione di formule valide in logica proposizionale: `T (N AT ) 2(p ⊃ p) `T (N AT ) 2(p∨ ∼ p) 1 1. Prova: 2(p ⊃ p) 2I 2. Prova: p ⊃ p ⊃I 3. p Ass 4. p R, 3 1. Prova: 2(p∨ ∼ p) 2I 2. Prova: p∨ ∼ p ∼E 3. ∼ (p∨ ∼ p) Ass 4. Prova: ∼ p ∼I 5. p 6. p∨ ∼ p 7. ∼ (p∨ ∼ p) 8. Ass ∨I, 5 R,3 p∨ ∼ p ∨I, 4 Queste due ultime derivazioni mostrano come, data una tautologia (formula valida) della logica proposizionale, possiamo provare che la sua necessitazione è valida in T(NAT) (e dunque in S4(NAT) e S5(NAT)): dal momento che una tautologia della logica proposizionale può essere derivata senza premesse ausiliarie e le regole di LP(NAT) sono anche regole di T(NAT) (e di S4(NAT) e S5(NAT)), possiamo inserire la derivazione in LP della tautologia nella scatola della derivazione per 2I e ottenere cosı̀ una prova della sua necessitazione Ora, vediamo un esempio di derivazione in T(NAT) per 3E: `T (N AT ) 3p ⊃ 3(p∨ ∼ p) 2 1. Prova: 3p ⊃ 3(p∨ ∼ p) 2. 3p 3. Prova: 3(p∨ ∼ p)) 4. p 5. p∨ ∼ p ⊃I Ass 3E, 2 Ass ∨I, 4 Derivazioni in S4(NAT) Vediamo ora un esempio di derivazione in S4(NAT): `S4(N AT ) 2p ⊃ 22p 1. Prova: 2p ⊃ 22p 2. 2p 3. Prova: 22p 4. 2p ⊃I Ass 2I R, 2 Si noti che alla riga 4 l’applicazione della regola R per importare p2pq nella prova per 2I è consentita in S4(NAT) (e in S5(NAT)), ma non in T(NAT). Infatti, in T(NAT) tutti i riferimenti esterni alle prove per 2I e 3E devono essere per mezzo della regola di 2E. Dunque, in T(NAT) alla riga 4 non è consentito importare per reiterazione dalla riga 2 la formula p2pq. Derivazioni in S5(NAT) Infine, vediamo un esempio di derivazione in S5(NAT): `S5(N AT ) 3p ⊃ 23p 1. Prova: 3p ⊃ 23p 2. 3p 3. Prova: 23p 4. 3p ⊃I Ass 2I R, 2 3 Si noti che alla riga 4 l’applicazione della regola R per importare p3pq nella prova per 2I è consentita in S5(NAT), ma non in S4(NAT) (o in T(NAT)). Infatti, in S4(NAT) tutti i riferimenti esterni alle prove per 2I e 3E devono essere per reiterazione di formule necessitate o per 2E (in T(NAT) solo per 2E). Dunque, in S4(NAT) alla riga 4 non è consentito importare per reiterazione dalla riga 2 la formula p3pq. Primo esercizio Prova le affermazioni seguenti (facendo attenzione ai sistemi in cui devi produrre le derivazioni): (1) 2(p ⊃ q) ⊃ (2p ⊃ 2q) 22p ⊃ 2p 2p ⊃ 3p 2(p ⊃ 3p) `T (N AT ) 3p ⊃ 3p a. b. c. d. e. `T (N AT ) `T (N AT ) `T (N AT ) `T (N AT ) 2(p ⊃ q) f. g. h. i. j. `S4(N AT ) `S4(N AT ) `S4(N AT ) `S4(N AT ) `S4(N AT ) k. l. m. n. `S5(N AT ) 32p ≡ 2p `S5(N AT ) 32p ⊃ 22p `S5(N AT ) 32p ⊃ p 3p, 2(p ⊃ 2p) `S5(N AT ) 2p 222p ≡ 2p 33p ≡ 3p 333p ≡ 3p 233p ⊃ 23p 23p ⊃ 233p Secondo esercizio 1. Assumi che la prova seguente sia in T(NAT). La prova contiene un errore. Dov’è l’errore? Se la prova fosse in S4(NAT) o S5(NAT) sarebbe una prova corretta? 4 1. ∼ 3p P 2. q⊃p P 3. Prova: ∼ 3q ∼I 4. 3q Ass 5. Prova: 3p 6. q Ass 7. q⊃p R, 2 8. p 9. 3E, 4 ⊃E, 6, 7 ∼ 3p R, 1 2. Considera l’affermazione f dell’esercizio precedente: f. `S4(N AT ) 222p ≡ 2p La derivazione che hai dato a sostegno di questa affermazione è una derivazione possibile in T(NAT)? Se non lo è, indica i passaggi della tua derivazione che non sono permessi in T(NAT). Terzo esercizio Questo non è un esercizio sulle derivazioni, ma fallo comunque. Nel discutere i linguaggi LK, LT, LS4 e LS5, si è detto che (a) ogni modello per LS5 è un modello per LS4; (b) ogni modello per LS4 è un modello per LT; (c) ogni modello per LT è un modello per LK. Spiega perché le affermazioni (a)-(c) sono vere. 5