(01)
5 原始的規則あるい導出された規則を、既に証明されたどのような連式あるいは定理とでも、ともに用いて、証明せよ。
5 Using primitive or derived rules, together with any sequents or theorems already proved, prove;
(c)├((P→Q)→P)→P
(E.J.レモン、論理学初歩、竹尾治一郎・浅野楢英 訳、1973年、80頁と、原文)
cf.
ただし、「E.J.レモン、論理学初歩」には、「練習問題の解答」は、載ってゐません。
然るに、
(02)
(ⅰ)
1 (1) (P→ Q)→P A
1 (2) ~(P→ Q)∨P 1含意の定義(Ⅱ)
2 (3) ~(P→ Q) A
3 (4) ~P∨ Q A
3 (5) P→ Q 4含意の定義(Ⅱ)
23 (6) ~(P→ Q)&
(P→ Q) 35&I
2 (7)~(~P∨ Q) 46RAA
2 (8) P&~Q 7ド・モルガンの法則
2 (9) P 8&E
ア(ア) P A
1 (イ) P 239アア∨E
(ウ)((P→Q)→P)→P 1イCP
(ⅱ)
1 (1) P∨(P&~Q) A
2 (2) P A
3(3) (P&~Q) A
3(4) P 3&E
1 (5) P 1134∨E
(6)(P∨(P&~Q))→P 15CP
然るに、
(03)
系Ⅰ:任意の連式は、それがトートロジー的であるときまたそのときに限って導出可能である。
(E.J.レモン、論理学初歩、竹尾治一郎・浅野楢英 訳、1973年、114頁)
従って、
(02)(03)により、
(04)
①├((P→Q)→P)→ P≡((PならばQ)ならばP)ならばP。
②├(P∨(P&~Q))→P≡(Pであるか(PであってQでない))ならばPである。
といふ「連式」は、両方とも、「恒真式(トートロジー)」である。
然るに、
(05)
(ⅰ)
1 (1) ((P→ Q)→ P)→P A
1 (2) ~((P→ Q)→ P)∨P 1含意の定義(Ⅱ)
3 (3) ~((P→ Q)→ P) A
4 (4) ~((P→ Q)&~P) A
4 (5) (P→ Q)→ P 4含意の定義(Ⅰ)
34 (6) ~((P→ Q)→ P)&
((P→ Q)→ P) 35&I
3 (7)~~((P→ Q)&~P) 46RAA
3 (8) ((P→ Q)&~P) 6DN
3 (9) P→ Q 8&E
3 (ア) ~(P&~Q) 9含意の定義(Ⅰ)
3 (イ) ~P 8&E
3 (ウ) ~P&~(P&~Q) アイ&I
3 (エ) ~(P∨(P&~Q)) ウ、ド・モルガンの法則
3 (オ) ~(P∨(P&~Q))∨P エ∨I
カ(カ) P A
カ(キ) ~(P∨(P&~Q))∨P カ∨I
1 (ク) ~(P∨(P&~Q))∨P 13オカキ∨E
1 (ケ) (P∨(P&~Q))→P ク含意の定義(Ⅱ)
1 (〃)(Pであるか(PであってQでない))ならばPである。
(ⅱ)
1 (1) (P∨(P&~Q))→P A
1 (2) ~(P∨(P&~Q))∨P 1含意の定義(Ⅱ)
2 (3) ~(P∨(P&~Q)) A
2 (4) ~P&~(P&~Q) 3ド・モルガンの法則
2 (5) ~(P&~Q)&~P 4交換法則
2 (6) ~(P&~Q) 5&E
2 (7) P→ Q 6含意の定義(Ⅰ)
8 (8) (P→ Q)→ P A
28 (9) P 78MPP
2 (ア) ~P 5&E
28 (イ) P&~P 89&I
2 (ウ) ~((P→ Q)→ P) 8イRAA
2 (エ) ~((P→ Q)→ P)∨P ウ∨I
オ(オ) P A
オ(カ) ~((P→ Q)→ P)∨P オ∨I
1 (キ) ~((P→ Q)→ P)∨P 23エオカ∨E
1 (ク) ((P→ Q)→ P)→P キ含意の定義
1 (〃)((PならばQ)ならばP)ならばP。
従って、
(05)により、
(06)
①((P→Q)→P)→ P
②(P∨(P&~Q))→P
に於いて、
①=② である。
従って、
(04)(05)(06)により、
(07)
①├((P→Q)→P)→ P≡((PならばQ)ならばP)ならばPである。
②├(P∨(P&~Q))→P≡(Pであるか(PであってQでない))ならばPである。
といふ「連式」は、両方とも、「恒真式(トートロジー)」であって、尚且つ、
①=② である。
然るに、
(08)
(ⅰ)
1 (1)~(P&~Q) A
2 (2) P A
3(3) ~Q A
23(4) P&~Q 23&I
123(5)~(P&~Q)&
(P&~Q) 14&I
12 (6) ~~Q 35RAA
12 (7) Q 6DN
1 (8) P→ Q 27CP
(ⅱ)
1 (1) P→ Q A
2(2) P&~Q A
2(3) P 2&E
2(4) ~Q 2&E
12(5) Q 13MPP
12(6) ~Q&Q 45&I
1 (7)~(P&~Q) 26RAA
(ⅲ)
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
1 (ウ) P→ Q イ含意の定義(Ⅰ)
(ⅳ)
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
(ⅴ)
1 (1) ~(P∨ Q) A
2 (2) P A
2 (3) P∨ Q 2∨I
12 (4) ~(P∨ Q)&
(P∨ Q) 13&I
1 (5) ~P 24RAA
6 (6) Q A
6 (7) P∨ Q 6∨I
1 6 (8) ~(P∨ Q)&
(P∨ Q) 17&I
1 (9) ~Q 68RAA
1 (ア) ~P&~Q 59&I
(ⅵ)
1 (1) ~P&~Q A
2 (2) P∨ Q A
3 (3) P A
1 (4) ~P 1&E
1 3 (5) P&~P 34&I
3 (6)~(~P&~Q) 13RAA
7(7) Q A
1 (8) ~Q 1&E
1 7(9) Q&~Q 78&I
7(ア)~(~P&~Q) 19RAA
2 (イ)~(~P&~Q) 2367ア∨E
12 (ウ)~(~P&~Q)&
(~P&~Q) 1イ&
1 (エ) ~(P∨Q) 2ウRAA
従って、
(08)により、
(09)
① ~(P&~Q)≡Pであって Qでない。といふことはない。
② P→ Q ≡Pならば、 Qである。
③ ~P∨ Q ≡Pでないか、Qである。
④ P→ Q ≡Pならば、 Qである。
⑤ ~(P∨ Q)≡Pであるか、Qである。といふことはない。
⑥ ~P&~Q ≡Pでなくて、Qでない。
に於いて、
①=② であって、この「等式」を「含意の定義(Ⅰ)」 とする。
③=④ であって、この「等式」を「含意の定義(Ⅱ)」 とする。
⑤=⑥ であって、この「等式」を「ド・モルガンの法則」とする。
然るに、
(10)
① 仮定(A)
② 前件肯定(MPP)
③ 後件否定(MTT)
④ 二重否定(DN)
⑤ 条件法的証明(CP)
⑥ 連言導入(&I)
⑦ 連言除去(&E)
⑧ 選言導入(∨I)
⑨ 選言除去(∨E)
⑩ 背理法(RAA)
といふ「10個の規則」を、「原始的規則(primitive rules)」といふ。
従って、
(01)~(10)により、
(11)
5 原始的規則あるい導出された規則を、既に証明されたどのような連式あるいは定理とでも、ともに用いて、
5 Using primitive or derived rules, together with any sequents or theorems already proved,
①├((P→Q)→P)→ P≡((PならばQ)ならばP)ならばPである。
②├(P∨(P&~Q))→P≡(Pであるか(PであってQでない))ならばPである。
といふ「連式」は、両方とも、「恒真式(トートロジー)」であって、尚且つ、
①=② である。
といふことが、「証明」された。
然るに、
(12)
5 次の連式を、原始的規則のみによって証明せよ
5 Prove the following sequent by primitive rules alone:
(c)├((P→Q)→P)→P
といふ「問題」であるならば、
〔解答〕は、
(ⅲ)
1 (1) (P→Q)→ P A
2 (2) (P→Q)&~P A
2 (3) (P→Q) 2&E
12 (4) P 13MPP
2 (5) ~P 2&E
12 (6) P&~P 45&I
1 (7) ~~P 26RAA
1 (8) P 7DN
1 (9) ~(P→ Q)∨P 8∨I(含意の定義Ⅱを、証明した)。
ア (ア) ~(P→ Q) A
イ (イ) ~(P&~Q) A
ウ (ウ) P A
エ (エ) ~Q A
ウエ (オ) P&~Q ウエ&I
イウエ (カ) ~(P&~Q)&
(P&~Q) イオ&I
イウ (キ) ~~Q エカRAA
イウ (ク) Q キDN
イ (ケ) P→ Q ウクCP(含意の定義Ⅰを、証明した)。
アイ (コ) ~(P→ Q)&
(P→ Q) アケ&I
ア (サ)~~(P&~Q) イコRAA
ア (シ) P&~Q サDN
(ス) P シ&E
セ(セ) P A
1 (ソ) P 9アスセセ∨E
(タ)((P→Q)→P)→P 1クCP
(〃)((PならばQ)ならばP)ならばPである。
といふ、ことになる。
然るに、
(02)により、
(13)
もう一度、確認すると、
(ⅱ)
1 (1) P∨(P&~Q) A
2 (2) P A
3(3) (P&~Q) A
3(4) P 3&E
1 (5) P 1134∨E
(6)(P∨(P&~Q))→P 15CP
(〃)(Pであるか(PであってQでない))ならばPである。
であって、尚且つ、この場合は、「A、&E、∨E、CP」といふ「原始的規則(primitive rules)」だけしか、使はれてゐない。
従って、
(03)(12)(13)により、
(14)
5 原始的規則を用ひて、
5 Using primitive rules,
①├((P→Q)→P)→ P≡((PならばQ)ならばP)ならばPである。
②├(P∨(P&~Q))→P≡(Pであるか(PであってQでない))ならばPである。
といふ「連式」は、両方とも、「恒真式(トートロジー)」である。
といふことが、「証明」された。
然るに、
(08)(09)(10)により、
(15)
① ~(P&~Q)≡Pであって Qでない。といふことはない。
② P→ Q ≡Pならば、 Qである。
③ ~P∨ Q ≡Pでないか、Qである。
④ P→ Q ≡Pならば、 Qである。
⑤ ~(P∨ Q)≡Pであるか、Qである。といふことはない。
⑥ ~P&~Q ≡Pでなくて、Qでない。
に於いて、
①=② であって、この「等式」を「含意の定義(Ⅰ)」 とする。
③=④ であって、この「等式」を「含意の定義(Ⅰ)」 とする。
⑤=⑥ であって、この「等式」を「ド・モルガンの法則」とする。
場合に、これらの「等式」を「証明」したのは、
① 仮定(A)
② 前件肯定(MPP)
③ 後件否定(MTT)
④ 二重否定(DN)
⑤ 条件法的証明(CP)
⑥ 連言導入(&I)
⑦ 連言除去(&E)
⑧ 選言導入(∨I)
⑨ 選言除去(∨E)
⑩ 背理法(RAA)
といふ「原始的規則(primitive rules)」に他ならない。
従って、
(05)(15)により、
(16)
(ⅰ)
1 (1) ((P→Q)→P)→P A
1 (2)~((P→Q)→P)∨P 1含意の定義(Ⅱ)
であれば、
1 (1) ((P→Q)→P)→P A
2 (2) ~(~((P→Q)→P)∨P) A
3(3) ~((P→Q)→P) A
3(4) ~((P→Q)→P)∨P 3∨I
23(5) ~(~((P→Q)→P)∨P)&
(~((P→Q)→P)∨P) 24&I
2 (6) ~~((P→Q)→P) 35RAA
2 (7) ((P→Q)→P) 6DN
12 (8) P 17MPP
12 (9) ~((P→Q)→P)∨P 8∨I
12 (ア) ~(~((P→Q)→P)∨P)&
(~((P→Q)→P)∨P) 29&I
1 (イ)~~(~((P→Q)→P)∨P) 2アRAA
1 (ウ) ~((P→Q)→P)∨P イDN
といふ風に、書くことによって、『証明』の中で、「含意の定義(Ⅱ)」自体を「証明」することが出来るし、「含意の定義(Ⅰ)」であっても、「ド・モルガンの法則」であっても、『証明』の中で、「証明」を書くことが、出来る。
従って、
(05)(15)(16)により、
(17)
(ⅰ)
1 (1) ((P→ Q)→ P)→P A
1 (2) ~((P→ Q)→ P)∨P 1含意の定義(Ⅱ)
3 (3) ~((P→ Q)→ P) A
4 (4) ~((P→ Q)&~P) A
4 (5) (P→ Q)→ P 4含意の定義(Ⅰ)
34 (6) ~((P→ Q)→ P)&
((P→ Q)→ P) 35&I
3 (7)~~((P→ Q)&~P) 46RAA
3 (8) ((P→ Q)&~P) 6DN
3 (9) P→ Q 8&E
3 (ア) ~(P&~Q) 9含意の定義(Ⅰ)
3 (イ) ~P 8&E
3 (ウ) ~P&~(P&~Q) アイ&I
3 (エ) ~(P∨(P&~Q)) ウ、ド・モルガンの法則
3 (オ) ~(P∨(P&~Q))∨P エ∨I
カ(カ) P A
カ(キ) ~(P∨(P&~Q))∨P カ∨I
1 (ク) ~(P∨(P&~Q))∨P 13オカキ∨E
1 (ケ) (P∨(P&~Q))→P ク含意の定義(Ⅱ)
1 (〃)(Pであるか(PであってQでない))ならばPである。
(ⅱ)
1 (1) (P∨(P&~Q))→P A
1 (2) ~(P∨(P&~Q))∨P 1含意の定義(Ⅱ)
2 (3) ~(P∨(P&~Q)) A
2 (4) ~P&~(P&~Q) 3ド・モルガンの法則
2 (5) ~(P&~Q)&~P 4交換法則
2 (6) ~(P&~Q) 5&E
2 (7) P→ Q 6含意の定義(Ⅰ)
2 (8) ~P 5&E
2 (9) (P→ Q)&~P 78&I
ア (ア) (P→ Q)→ P A
2 (イ) (P→ Q) 9&E
2ア (ウ) P アイMPP
2 (エ) ~P 9&E
2ア (オ) P&~P ウエ&I
2 (カ) ~((P→Q)→P) アオRAA
2 (キ) ~((P→Q)→P)∨P カ∨I
ク(ク) P A
ク(ケ) ~((P→Q)→P)∨P ク∨I
1 (コ) ~((P→Q)→P)∨P 12キクケ∨E
1 (サ) ((P→Q)→P)→P コ含意の定義(Ⅱ)
1 (〃)((PならばQ)ならばP)ならばP。
といふ『証明』が行はれた。といふことは、「10個の原始的規則(10 primitive rules)」で以て、『証明』が行はれた。
といふことに、他ならない。
従って、
(01)~(17)により、
(18)
5 原始的規則のみによって、
5 by primitive rules alone:
①├((P→Q)→P)→ P≡((PならばQ)ならばP)ならばPである。
②├(P∨(P&~Q))→P≡(Pであるか(PであってQでない))ならばPである。
といふ「連式」は、両方とも、「恒真式(トートロジー)」であって、尚且つ、
①=② である。
といふことが、「証明」された。
然るに、
(19)
②(Pであるか(PであってQでない))ならばPである。
といふことは、「当然」である。
従って、
(18)(19)により、
(20)
①((PならばQ)ならばP)ならばPである。
②(Pであるか(PであってQでない))ならばPである。
に於いて、
①=② であって、
② は、「当然」である以上、
① は、当然、「当然」である。
然るに、
(21)
①((P→Q)→P)→P≡((PならばQ)ならばP)ならばPである。
といふ「恒真式(トートロジー)」を、「パースの法則」といふ。
従って、
(20)(21)により、
(22)
①((P→Q)→P)→ P≡((PならばQ)ならばP)ならばPである。
②(P∨(P&~Q))→P≡(Pであるか(PであってQでない))ならばPである。
といふ「パースの法則」は、「少しも、変」ではなく、「極めて、まとも」である。
然るに、
(23)
排中律や二重否定の除去と等価な命題のひとつで、変なものとして、パースの法則があります。
任意の命題P, Qについて、
((P→Q)→P)→P
が成り立つ
『「PならばQ」ならばP』ならばP
なんか、パズルのような命題ですね。
(排中律、二重否定の除去、パースの法則 - Qiita)
従って、
(22)(23)により、
(24)
(排中律、二重否定の除去、パースの法則 - Qiita)のオーナーの方には、
①((P→Q)→P)→ P≡((PならばQ)ならばP)ならばPである。
②(P∨(P&~Q))→P≡(Pであるか(PであってQでない))ならばPである。
といふ「パースの法則」は、「少しも、変」ではなく、「極めて、まとも」であると、言ひたいし、
②(P∨(P&~Q))→P≡(Pであるか(PであってQでない))ならばPである。
といふ「パースの法則」が、どうして、「排中律や二重否定の除去と等価」なのか(?)。
といふことを、「質問」したい。
令和02年02月07日、毛利太。
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