(01)
(ⅰ)
1 (1) P A
(2) P→P 11CP
(ⅱ)
1 (1) P A
(2) P→P 11CP
(3) ~P∨P 2含意の定義
4 (4) ~P A
4 (5) ~P∨Q 4∨I
4 (6) P→Q 5含意の定義
4 (7)~~P∨(P→Q) 6∨I
8 (8) P A
8 (9) ~~P 8DN
8 (ア)~~P∨(P→Q) 9∨I
(イ)~~P∨(P→Q) 3478ア∨E
(ウ) ~P→(P→Q) イ含意の定義
エ(エ) ~P& P A
エ(オ) ~P エ&E
エ(カ) P→Q ウオMPP
エ(キ) P エ&E
エ(ク) Q カキMPP
(ケ)(~P&P)→Q エクCP
(ⅲ)
1 (1) ~(P∨~P) A
2 (2) P A
2 (3) P∨~P 2∨I
12 (4) ~(P∨~P)&
(P∨~P) 13&I
1 (5) ~P 24RAA
1 (6) P∨~P 5∨I
1 (7) ~(P∨~P)&
(P∨~P) 16&I
1 (8)~~(P∨~P) 17RAA
(9) P∨~P 8DN
然るに、
(02)
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、
(01)(02)により、
(03)
① P→P≡ PならばPである(同一律)。
②(~P&P)→Q≡(Pでなくて、Pである)ならばQである。
③ P∨~P≡ Pであるか、Pでない(排中律)。
といふ「3つの式」は、3つとも、「恒真式(トートロジー)」である。
然るに、
(04)
(ⅲ)
1 (1) (~P&P)→Q A
2(2) ~Q A
12(3) ~(~P&P) 12MTT
12(4) P∨~P 3ド・モルガンの法則
1 (5) ~Q→(P∨~P) 24CP
(ⅱ)
1 (1) ~Q→(P∨~P) A
2(2) (~P&P) A
2(3) ~(P∨~P) 2ド・モルガンの法則
12(4)~~Q 13MTT
12(5) Q 4DN
1 (6) (~P&P)→Q 25CP
従って、
(04)により、
(05)
②(~P&P)→Q ≡(Pでなくて、Pである)ならばQである。
③ ~Q→(P∨~P)≡ Qでないならば(Pであるか、Pでない)。
に於いて、
②=③ は、「対偶(Contradiction)」である。
然るに、
(06)
②(~P&P)≡(Pでなくて、Pである)。
③(P∨~P)≡(Pであるか、Pでない)。
に於いて、
② は「矛盾(Contradiction)」であって、
③ は「排中律(law of excluded middle)」である。
従って、
(03)(05)(06)により、
(07)
②(~P&P)→ Q ≡(矛盾)ならばQである。
③ ~Q→(P∨~P)≡Qでないならば(排中律)。
に於いて、
② は「恒真式(トートロジー)」であって、
③ も「恒真式(トートロジー)」であって、
②=③ は、「対偶」である。
然るに、
(08)
(ⅱ)
1 (1) (~P&P)→Q A
1 (2)~(~P&P)∨Q 1含意の定義
3 (3)~(~P&P) A
3 (4) (P∨~P) 3ド・モルガンの法則
3 (5) (P∨~P)∨Q 4∨I
6(6) Q A
6(7) (P∨~P)∨Q 4∨I
(ⅲ)
1 (1) ~Q→(P∨~P) A
1 (2)~~Q∨(P∨~P) 1含意の定義
3 (3)~~Q A
3 (4) Q 3DN
3 (5) (P∨~P)∨Q 4∨I
6(6) (P∨~P) A
6(7) (P∨~P)∨Q 6∨I
1 (8) (P∨~P)∨Q 13567∨E
(ⅳ)
1 (1) (P∨~P)∨Q A
2 (2) (P∨~P) A
2 (3)~(~P&P) 2ド・モルガンの法則
2 (4)~(~P&P)∨Q 3∨I
5(5) Q A
5(6)~(~P&P)∨Q 5∨I
1 (7)~(~P&P)∨Q 12456∨E
従って、
(07)(08)により、
(09)
②(~P&P)→ Q ≡(矛盾)ならばQである。
③ ~Q→(P∨~P)≡Qでないならば(排中律)。
④(P∨~P)∨ Q ≡(排中律)か、Qである。
に於いて、
② は「恒真式(トートロジー)」であって、
③ も「恒真式(トートロジー)」であって、
④ も「恒真式(トートロジー)」であって、
②=③=④ である。
然るに、
(10)
④(P∨~P)∨ Q ≡(排中律)か、Qである。
といふ「式」が、「恒真式(トートロジー)」である。
といふことは、
④(P∨~P)∨ 真 ≡(排中律)か、真である。
④(P∨~P)∨ 偽 ≡(排中律)か、偽である。
の、両方とも、「真(本当)」である。
といふことに、ほかならない。
従って、
(09)(10)により、
(11)
②(~P&P)→ Q ≡(矛盾)ならばQである。
③ ~Q→(P∨~P)≡Qでないならば(排中律)。
④(P∨~P)∨ Q ≡(排中律)か、Qである。
に於いて、
② は「恒真式(トートロジー)」であって、
③ も「恒真式(トートロジー)」であって、
④ も「恒真式(トートロジー)」であって、
②=③=④ である。
といふことは、
②(~P&P)→Q≡(矛盾)ならばQである。
に於いて、
② Qは、「真(本当)」であっても、
② Qは、「偽(ウソ)」であっても、「どちらでも良い」。
といふことを、「意味」してゐる。
従って、
(12)
P≡太陽は西から、昇る。
~P≡太陽は西からは昇らない。
Q≡バカボンのパパは天才である。
~Q≡バカボンのパパは天才ではない。
であるとして、
②(~P&P)→Q≡(太陽が西から昇らず、太陽が西から昇る)のであれば、バカボンのパパは天才である。
といふ風に、『仮言命題の、前件が矛盾』である場合は、
② Q≡バカボンのパパは天才である。
とは、言ってはゐないし、
② ~Q≡バカボンのパパは天才でない。
とも、言ってゐない。
従って、
(12)により、
(13)
②(~P&P)→Q≡(太陽が西から昇らず、太陽が西から昇る)のであれば、バカボンのパパは天才である。
といふ風に、『仮言命題の、前件が矛盾』である場合は、事実上、「何も、言ってゐない」。
然るに、
(14)
⑤ Q→ P≡バカボンのパパが天才であるならば、太陽が西から昇る。
⑥ ~P→~Q≡太陽が西から昇らないならば、バカボンのパパは天才ではない。
といふ「仮言命題」に於いて、
⑤=⑥ は、「対偶」である。
然るに、
(15)
「常識」として、
⑦ ~P≡太陽は西から昇らない(東から昇る)。
従って、
(14)(15)により、
(16)
⑤ Q→ P≡バカボンのパパが天才であるならば、太陽が西から昇る。
⑥ ~P→~Q≡太陽が西から昇らないならば、バカボンのパパは天才ではない。
⑦ ~P ≡太陽は西から昇らない(東から昇る)。
に於いて、
⑤=⑥ は、「対偶」であって、
⑦ は、「常識」である。
然るに、
(17)
(ⅴ)
1 (1)~P→~Q A
2(2)~P A
12(3) ~Q 12MPP
従って、
(16)(17)により、
(18)
⑤ Q→P≡バカボンのパパが天才であるならば、太陽が西から昇る。
といふ「仮言命題」は、事実上、
⑤ ~Q ≡バカボンのパパは天才ではない。
といふ「命題」に、「等しい」。
従って、
(13)(18)により、
(19)
②(~P&P)→Q≡(太陽が西から昇らず、太陽が西から昇る)のであれば、バカボンのパパは天才である。
といふ風に、『仮言命題の、前件が矛盾』である場合は、事実上、「何も、言ってゐない」のに対して、
⑤ Q→P≡バカボンのパパが天才であるならば、太陽が西から昇る。
といふ「仮言命題」は、
⑤ ~Q ≡バカボンのパパは天才ではない。
といふ風に、言ってゐる。
(01)
1 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、次の連式を証明せよ。
1 Using primitive or derived rules, together with any sequents or theorems already proved, prove the followint sequent.
1 兎に角、次の連式を証明せよ。
(1)├ P→(Q→P):ルカジェヴィッツの公理1
(証明a)
(1) P∨~P TI(排中律)
2 (2) P A
2 (3) ~Q∨P 2∨I
2 (4) Q→P 3含意の定義
(5) P→(Q→P) 24CP
6(6) ~P A
6(7)~P∨(Q→P) 6∨I
6(8) P→(Q→P) 7含意の定義
(9) P→(Q→P) 12578∨E
(〃)Pならば(QならばPである)。
(証明b)
1 (1) ~(P∨~P) A
2 (2) P A
2 (3) P∨~P 2∨I
12 (4) ~(P∨~P)&
(P∨~P) 13&I
1 (5) ~P 24RAA
1 (6) P∨~P 5∨I
1 (7) ~(P∨~P)&
(P∨~P) 16&I
1 (8)~~(P∨~P) 17RAA
(9) P∨~P 8DN
ア (ア) P A
ア (イ) ~Q∨P ア∨I
ア (ウ) Q→P イ含意の定義
(エ) P→(Q→P) アウCP
オ(オ) ~P A
オ(カ)~P∨(Q→P) オ∨I
オ(キ) P→(Q→P) カ含意の定義
(ク) P→(Q→P) 9アエオキ∨E
(〃)Pならば(QならばPである)。
従って、
(01)により、
(02)
(証明a)は、 「9行」からなり、「排中律(P∨~P)」 から始まってゐて、
(証明b)は、「17行」からなり、「排中律(P∨~P)」の「証明」から始まってゐる。
従って、
(02)により、
(03)
あるいは、
P∨~P
などいつでも使える出発点(公理)として準備したほうがいいのではないか、と思うでしょう。しかし、そんな必要はないのです。なぜなら、「排中律」は自然演繹で演繹できてしまうのです(小島寛之、証明と論理に強くなる、2017年、141頁改)。
といふ、ことになる。
然るに、
(04)
(証明c)
1(1) P A
1(2) ~Q∨P 1∨I
1(3) Q→P 2含意の定義
(4)P→(Q→P) 13CP
(〃)Pならば(QならばPである)。
(証明d)
1 (1) P A
1 (2) ~Q∨ P 1∨I
3 (3) Q&~P A
4 (4) ~Q A
3 (5) Q 3&E
34 (6) ~Q& Q 45&I
4 (7)~(Q&~P) 36RAA
8 (8) P A
3 (9) ~P 3&E
3 8 (ア) P&~P 89&I
8 (イ)~(Q&~P) 3アRAA
1 (ウ)~(Q&~P) 2478イ∨E
エ (エ) Q A
オ(オ) ~P A
エオ(カ) Q&~P エオ&I
1 エオ(キ)~(Q&~P)&
(Q&~P) ウカ&I
1 エ (ク) ~~P オキRAA
1 エ (ケ) P クDN
1 (コ) Q→P エケCP
(サ)P→(Q→P) 1コCP
(〃)Pならば(QならばPである)。
従って、
(04)により、
(05)
(証明c)は、 「4行」からなり、「含意の定義」を用ひてゐて、
(証明d)は、「21行」からなり、「含意の定義」の「証明」を、「証明の過程」で、行ってゐる。
然るに、
(06)
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)
を、「原始的規則(10 primitive rules)」といふ。
従って、
(06)により、
(07)
「原始的規則(10 primitive rules)」の中に、
⑪ 含意の定義
は、入ってゐない。
従って、
(04)~(07)により、
(08)
1 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、次の連式を証明せよ。
1 Using primitive or derived rules, together with any sequents or theorems already proved, prove the followint sequent.
1 兎に角、次の連式を証明せよ。
(ⅰ)├ P→(Q→P):ルカジェヴィッツの公理1
ではなく、
2 次の連式を、原始的規則のみによって証明せよ
2 Prove the following sequent by primitive rules alone:
(ⅰ)├ P→(Q→P):ルカジェヴィッツの公理1
であるならば、
(証明c)
1(1) P A
1(2) ~Q∨P 1∨I
1(3) Q→P 2含意の定義
(4)P→(Q→P) 13CP
(〃)Pならば(QならばPである)。
ではなく、
(証明d)
1 (1) P A
1 (2) ~Q∨ P 1∨I
3 (3) Q&~P A
4 (4) ~Q A
3 (5) Q 3&E
34 (6) ~Q& Q 45&I
4 (7)~(Q&~P) 36RAA
8 (8) P A
3 (9) ~P 3&E
3 8 (ア) P&~P 89&I
8 (イ)~(Q&~P) 3アRAA
1 (ウ)~(Q&~P) 2478イ∨E
エ (エ) Q A
オ(オ) ~P A
エオ(カ) Q&~P エオ&I
1 エオ(キ)~(Q&~P)&
(Q&~P) ウカ&I
1 エ (ク) ~~P オキRAA
1 エ (ケ) P クDN
1 (コ) Q→P エケCP
(サ)P→(Q→P) 1コCP
(〃)Pならば(QならばPである)。
だけが、「正解」である。
然るに、
(09)
ルカジェヴィッツによる公理
(1) P→(Q→P)
(2)[P→(Q→R)]→[(P→Q)→(P→R)]
(3)(~P→~Q)→(Q→P)
これはフレーゲが提出した6つの公理を簡単にしたものである。
(沢田允、現代論理学入門、1962年、173頁)
従って、
(01)~(09)により、
(10)
ルカジェヴィッツによる公理
(1) P→(Q→P)
(2)[P→(Q→R)]→[(P→Q)→(P→R)]
(3)(~P→~Q)→(Q→P)
といふ「3つの公理(Axioms)」の中の、
(1) P→(Q→P)
については、
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、「自然演繹の規則」を用ひて、「証明済み」である。
然るに、
(11)
(ⅱ)├[P→(Q→R)]→[(P→Q)→(P→R)]
1 (1) P→(Q→R) A
2 (2) P→ Q A
3(3) P A
1 3(4) Q→R 13MPP
123(5) Q 23MPP
123(6) R 45MPP
12 (7) P→R 36MPP
1 (8) (P→Q)→(P→R) 27CP
(9)[P→(Q→R)]→[(P→Q)→(P→R)] 18CP
(ⅲ)├(~P→~Q)→(Q→P)
1 (1) ~P→~Q A
2 (2) Q A
3(3) ~P A
1 3(4) ~Q 13MPP
123(5) Q&~Q 34&I
12 (6)~~P 35RAA
12 (7) P 6DN
1 (8) Q→P 27CP
(9)(~P→~Q)→(Q→P) 18CP
従って、
(10)(11)により、
(12)
ルカジェヴィッツによる公理
(1) P→(Q→P)
(2)[P→(Q→R)]→[(P→Q)→(P→R)]
(3)(~P→~Q)→(Q→P)
といふ「3つの公理(Axioms)」は、3つとも、
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、「自然演繹の規則」を用ひて、「証明」出来る。
然るに、
(13)
連式に対して10個の原始的規則のみを用いて証明が見出されるならば、その連式を、簡単な言いかたをとって、導出可能(deriable)であるとよぶことにしよう。―中略、―
メタ定理1:すべての導出可能な連式は、トートロジーである。
(E.J.レモン、論理学初歩、竹尾治一郎・浅野楢英 訳、1973年、97頁)
従って、
(12)(13)により、
(14)
ルカジェヴィッツによる公理
(1) P→(Q→P)
(2)[P→(Q→R)]→[(P→Q)→(P→R)]
(3)(~P→~Q)→(Q→P)
といふ「3つの公理(Axioms)」は、3つとも、「導出可能(deriable)」である。