2020年2月7日金曜日

「パースの法則」に対する、「自然演繹」による「証明」(其の?th)。

(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)」自体を「証明」することが出来るし、「含意の定義)」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)
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)
排中律二重否定の除去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、「排中律二重否定の除去等価」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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