
【计】 prenex-disjunctive normal form
在数理逻辑领域,"前束折取范式"(Prenex Disjunctive Normal Form)是谓词逻辑公式的一种标准化表达形式。该结构由两个核心部分组成:前束量词前缀和折取范式矩阵,其英文定义可追溯至美国逻辑学家Willard Van Orman Quine在《数理逻辑》中的形式语言研究。
从汉英术语对照角度分析:
前束(Prenex):指将全称量词(∀)与存在量词(∃)全部提取至公式前端,形成量词前缀链。例如公式$forall x exists y (P(x) lor Q(y))$即符合前束结构特征。
折取范式(Disjunctive Normal Form):即析取范式(DNF),由多个合取子句通过逻辑或(∨)连接构成。例如$(A land B) lor (C land D)$的标准形式,这一概念由英国数学家George Boole在布尔代数体系中奠基。
前束折取范式的生成过程包含三步转化规则:
该范式在自动定理证明领域具有重要应用价值,特别是在基于归结原理的自动推理系统中,能够有效简化逻辑表达式的计算复杂度。当前主流教材如《面向计算机科学的数理逻辑》已将其列为谓词逻辑标准化的必修内容。
“前束折取范式”可能是对“前束析取范式”的笔误。在谓词逻辑中,前束范式(Prenex Normal Form)是一种将公式中所有量词集中到公式开头的标准化形式。若其母式(即无量词部分)为析取范式(Disjunctive Normal Form,由多个合取项的析取构成),则可称为前束析取范式。以下是详细解释:
前束范式要求所有量词(全称量词∀或存在量词∃)均位于公式开头,且作用域覆盖整个公式。其一般形式为: $$ Q_1x_1Q_2x_2cdots Q_nx_n , M $$ 其中:
例如,公式 ( forall x exists y (P(x) lor Q(y)) ) 是前束范式,但 ( forall x (P(x) land exists y Q(y)) ) 不是,因为存在量词的作用域未延伸至整个公式末端。
析取范式是命题逻辑或谓词逻辑中的一种规范形式,由多个合取项通过析取(∨)连接组成。例如: $$ (A land B) lor (C land D) lor lnot E $$ 这里的每个括号内是一个合取项,整体是析取范式。
前束析取范式即前束范式的母式为析取范式。其结构为: $$ Q_1x_1Q_2x_2cdots Q_nx_n , (C_1 lor C_2 lor cdots lor C_k) $$ 其中:
例如,公式 ( forall x exists y left( (P(x) land Q(y)) lor (R(x) land lnot S(y)) right) ) 是前束析取范式。
将一个公式转换为前束析取范式的步骤如下:
如需具体转换示例或更详细步骤,可参考离散数学教材或相关权威资料(如博客园)。
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