
【计】 prenex-conjunctive normal form
former; forward; front; preceding; priority
【医】 a.; ante-; antero-; fore-; pro-; proso-; ventri-; ventro-
bind; bundle; colligate; faggot; fagot; restrain; sheaf; tie; truss
【计】 beam
【医】 beam; bundle; Fasc.; fasciculi; fasciculus; fasicle; tract; tractus
【经】 bundle
【计】 conjunctive normal form; normal conjunctive form
前束合取范式(Prenex Conjunctive Normal Form)是数理逻辑中谓词逻辑公式的标准形式之一,其结构由两部分构成:前束量词前缀(包含所有量词的线性排列)和合取范式矩阵(由合取联结的多个析取子句组成)。该形式在自动定理证明和逻辑编程领域有重要应用。
从汉英词典角度解析:
前束(Prenex)
指公式中所有量词(全称量词∀、存在量词∃)均被提取到公式最前端,形成量词前缀。例如:
$$∃x∀y[(P(x)∨¬Q(y))∧(R(x,y)∨S(y))]$$
其中"∃x∀y"为前束部分。
合取范式(Conjunctive Normal Form, CNF)
指无量词部分的矩阵表现为合取式,每个合取项是原子公式或其否定的析取。例如:
$$(A∨¬B)∧(C∨D)∧(¬E∨F)$$
这种结构便于计算机处理逻辑命题。
应用场景
在自动推理系统中,前束合取范式可将复杂谓词公式转化为机器可处理的标准化结构,被广泛应用于Coq、Prolog等工具(参考《自动推理基础》第三版,Springer出版)。
典型转化过程示例:
原始公式:
$$∀x(P(x)→∃yQ(x,y))$$
转化为前束合取范式:
$$∀x∃y(¬P(x)∨Q(x,y))$$
该标准形式的确立可追溯至希尔伯特与阿克曼1928年合著的《数理逻辑原理》,其数学特性在哥德尔不完备定理证明中发挥了关键作用。
前束合取范式是数理逻辑中的一个概念,结合了前束范式和合取范式两种形式的特点。以下分步解释:
指一阶逻辑公式中所有量词(全称量词∀、存在量词∃)均集中在公式的最前端,形成一个量词前缀,其后跟随一个无量词的矩阵(即命题公式的主体部分)。
结构:
$$ text{量词前缀} + text{无量词的矩阵} $$
例如:
$$ forall x exists y (P(x) lor Q(y)) $$
这里,$forall x exists y$ 是量词前缀,$(P(x) lor Q(y))$ 是矩阵。
命题逻辑中的标准形式,表示由多个子句通过合取(∧)连接,每个子句是若干文字(命题变量或其否定)的析取(∨)。
结构:
$$ (L{11} lor dots lor L{1n}) land dots land (L{m1} lor dots lor L{mk}) $$
例如:
$$ (P lor lnot Q) land (lnot R lor S) $$
将前束范式与合取范式结合,即公式的量词前缀后紧跟一个合取范式作为矩阵。
结构:
$$ text{量词前缀} + text{合取范式} $$
示例:
$$ forall x exists y left[ (P(x) lor Q(y)) land (lnot Q(y) lor R(x)) right] $$
其中,$forall x exists y$ 是量词前缀,方括号内是由两个析取子句组成的合取范式。
将任意一阶公式转换为前束合取范式的步骤:
前束合取范式通过规范量词位置和命题结构,简化了复杂逻辑公式的分析与计算,是逻辑学、计算机科学中重要的标准化工具。
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