2020年1月12日日曜日

「自然演繹」は、そこそこ「自然」である。

(01)
① Pならば、Qである。
② PでないかQである。
に於いて、
①=② である。
といふこと(含意の定義)を、「日本語」で示したい。
(02)
① Pならば、Qである。
② PでないかQである。
ではなく、
① Pならば、Qである。
② PでないかQである。といふことはない。
に於いて、
①=② であると、「仮定」する。
然るに、
(03)
② PでないかQである。といふことはない。
といふことは、
③ Pでない。ではないし、
④ Qである。でもない。
といふことである。
cf.
「ド・モルガンの法則」が「正しい」のであれば、さうである。
然るに、
(04)
③ Pでない。ではないし、
④ Qである。でもない。
といふことは、
③ Pである。
④ Qでない。
といふことである。
従って、
(02)(03)(04)により、
(05)
① Pならば、Qである。
② PでないかQである。といふことはない。
に於いて、
①=② であると、「仮定」すると、
① Pならば、Qである。
③ Pである。
④ Qでない。
といふ、ことになる。
然るに、
(06)
① Pならば、Qである。
③ Pである。
④ Qでない。
といふことは、
① Pならば、Qである。が、
③ PであってQでない。
といふ、ことである。
然るに、
(07)
① Pならば、Qである。が、
③ PであってQでない
といふのであれば、「矛盾」する。
従って、
(02)~(07)により、
(08)
背理法(RAA)」により、
① Pならば、Qである。
② PでないかQである。といふことはない。
に於いて、
①=② ではなく、
①≠② である。
従って、
(08)により、
(09)
二重否定(DN)」により、
① Pならば、Qである。
② PでないかQである。
に於いて、
①=② である。
従って、
(10)
「記号」で書くと、
①  P→Q
② ~P∨Q
に於いて、
①=② である。
従って、
(09)(10)により、
(11)
①   P→P≡Pならば、Pである。
② ~P∨P≡PでないかPである。
に於いて、
①=② である。
然るに、
(12)
(ⅰ)
1  (1)    P→Q   A
 2 (2) ~(~P∨Q)  A
  3(3)   ~P     A
  3(4)   ~P∨Q   3∨I
 23(5) ~(~P∨Q)&
        (~P∨Q)  24&I
 2 (6)  ~~P     35RAA
 2 (7)    P     6DN
12 (8)      Q   17MPP
12 (9)   ~P∨Q   8∨I
12 (ア) ~(~P∨Q)&
        (~P∨Q)  29&I
1  (イ)~~(~P∨Q)  2アRAA
1  (ウ)   ~P∨Q   イDN
(ⅱ)
1     (1) ~P∨ Q   A
 2    (2)  P&~Q   A
  3   (3) ~P      A
 2    (4)  P      2&E
 23   (5) ~P& P   34&I
  3   (6)~(P&~Q)  25RAA
   7  (7)     Q   A
 2    (8)    ~Q   A
 2 7  (9)  Q&~Q   78&I
   7  (ア)~(P&~Q)  29RAA
1     (イ)~(P&~Q)  1367ア∨E
    ウ (ウ)  P      A
     エ(エ)    ~Q   A
    ウエ(オ)  P&~Q   エオ&I
1   ウエ(カ)~(P&~Q)&
          (P&~Q)  イオ&I
1   ウ (キ)   ~~Q   7カRAA
1   ウ (ク)     Q   キDN
1     (ケ)  P→ Q   ウクCP
従って、
(12)により、
(13)
①   P→P≡Pならば、Pである。
② ~P∨P≡PでないかPである。
に於いて、
①=② である。
然るに、
(14)
命題計算の規則は、本質的にゲンツェン(G.Gentzen)に由来するものである。
(E.J.レモン、竹尾治一郎・浅野楢英 訳、論理学入門、序ⅲ)
(15)
論理の演繹システムは、おおまかにいって、3種類あります。1つ目は、数学者ヒルベルトの提出したもの、2つ目は、数学者ゲンツェンの提出したシークエント計算、3つ目は、同じくゲンツェンが提出した自然演繹です(小島寛之、証明と論理に強くなる、2017年、136頁)。
従って、
(01)~(15)により、
(16)
日本語」で考へても、「自然演繹」で計算しても、
①   P→P≡Pならば、Pである。
② ~P∨P≡PでないかPである。
に於いて、
①=② であるし、「自然演繹」に慣れてゐる私にとっては、「自然演繹(命題計算)」は、「日本語で、論理的に考へること」と、「同じくらひの、分かり易さ」である。
然るに、
(17)
「ならば」の推論規則
最初に→(ならば)の推論規則を説明します。実は、この→(ならば)の推論規則が、自然演繹の中で最も特徴的な規則であり、それゆえ難しいものです。したがって、この最難関を最初にもってくることにしました。ここを乗り越えれば。他の論理記号の推論規則の理解は多少楽になると思います(小島寛之、証明と論理に強くなる、2017年、146頁)。
従って、
(17)により、
(18)
小島先生の言によれば、「自然演繹(Natural deduction)」と言へども、それなりに、「不自然(unnatural)」である。といふ、ことになる。
(19)
この規則(選言導入)は、推論の中で意識されることがおおよそないといえます。「彼女は背が高い」という主張をPとしましょう。すると、このPから「彼女は背が高い または 彼女は美人だ」が導けます。この場合、主張Qは「彼女は美人だ」に対応しています。しかし、「彼女は背が高い」がわかっているのに、わざわざ、「彼女は背が高い または 彼女は美人だ」とつなげる場面は普通の会話ではあまりないでしょう。数学の証明でも、これが使われる場面はほとんど見かけないような気がします。しかし、あとで解説しますが、この推論規則は、他の大事な規則を導く礎になります(小島寛之、証明と論理に強くなる、2017年、156頁)。
然るに、
(20)
(a)
1  (1) P&(Q∨R)    A
1  (2) P          1&E
1  (3)    Q∨R     1&E
 4 (4)    Q       A
14 (5) P&Q        24&I
14 (6)(P&Q)∨(P&R) 5∨I
  7(7)      R     A
1 7(8)       P&R  27&I
1 7(9)(P&Q)∨(P&R) 8∨I
1  (ア)(P&Q)∨(P&R) 34679∨E
(b)
1  (1)(P&Q)∨(P&R) A
 2 (2)(P&Q)       A
 2 (3) P          2&E
 2 (4)   Q        2&E
 2 (5)    Q∨R     4∨I
 2 (6) P&(Q∨R)    35&I
  7(7)      (P&R) A
  7(8)       P    7&E
  7(9)         R  7&E
  7(ア)       Q∨R  9∨I
  7(イ) P&(Q∨R)    8ア&I
1  (ウ) P&(Q∨R)    1267イVE
従って、
(20)により、
(21)
例へば、高校生も知ってゐる「分配法則」も、「選言導入∨I)」が無ければ、「証明」出来ない。
従って、
(19)(20)(21)により、
(22)
小島先生の言によれば、「選言導入(∨I)」が、数学の証明では、これが使われる場面はほとんど見かけないような気がします。
といふのであれば、数学者といへども、「定理」を「証明」する際には、「自然演繹(Natural deduction)」そのものを、用ひてゐるわけではない。
といふ風に、思はれる。
令和02年01月12日、毛利太。

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