
【計】 prenex-conjunctive normal form
former; forward; front; preceding; priority
【醫】 a.; ante-; antero-; fore-; pro-; proso-; ventri-; ventro-
bind; bundle; colligate; faggot; fagot; restrain; sheaf; tie; truss
【計】 beam
【醫】 beam; bundle; Fasc.; fasciculi; fasciculus; fasicle; tract; tractus
【經】 bundle
【計】 conjunctive normal form; normal conjunctive form
前束合取範式(Prenex Conjunctive Normal Form)是數理邏輯中謂詞邏輯公式的标準形式之一,其結構由兩部分構成:前束量詞前綴(包含所有量詞的線性排列)和合取範式矩陣(由合取聯結的多個析取子句組成)。該形式在自動定理證明和邏輯編程領域有重要應用。
從漢英詞典角度解析:
前束(Prenex)
指公式中所有量詞(全稱量詞∀、存在量詞∃)均被提取到公式最前端,形成量詞前綴。例如:
$$∃x∀y[(P(x)∨¬Q(y))∧(R(x,y)∨S(y))]$$
其中"∃x∀y"為前束部分。
合取範式(Conjunctive Normal Form, CNF)
指無量詞部分的矩陣表現為合取式,每個合取項是原子公式或其否定的析取。例如:
$$(A∨¬B)∧(C∨D)∧(¬E∨F)$$
這種結構便于計算機處理邏輯命題。
應用場景
在自動推理系統中,前束合取範式可将複雜謂詞公式轉化為機器可處理的标準化結構,被廣泛應用于Coq、Prolog等工具(參考《自動推理基礎》第三版,Springer出版)。
典型轉化過程示例:
原始公式:
$$∀x(P(x)→∃yQ(x,y))$$
轉化為前束合取範式:
$$∀x∃y(¬P(x)∨Q(x,y))$$
該标準形式的确立可追溯至希爾伯特與阿克曼1928年合著的《數理邏輯原理》,其數學特性在哥德爾不完備定理證明中發揮了關鍵作用。
前束合取範式是數理邏輯中的一個概念,結合了前束範式和合取範式兩種形式的特點。以下分步解釋:
指一階邏輯公式中所有量詞(全稱量詞∀、存在量詞∃)均集中在公式的最前端,形成一個量詞前綴,其後跟隨一個無量詞的矩陣(即命題公式的主體部分)。
結構:
$$ text{量詞前綴} + text{無量詞的矩陣} $$
例如:
$$ forall x exists y (P(x) lor Q(y)) $$
這裡,$forall x exists y$ 是量詞前綴,$(P(x) lor Q(y))$ 是矩陣。
命題邏輯中的标準形式,表示由多個子句通過合取(∧)連接,每個子句是若幹文字(命題變量或其否定)的析取(∨)。
結構:
$$ (L{11} lor dots lor L{1n}) land dots land (L{m1} lor dots lor L{mk}) $$
例如:
$$ (P lor lnot Q) land (lnot R lor S) $$
将前束範式與合取範式結合,即公式的量詞前綴後緊跟一個合取範式作為矩陣。
結構:
$$ text{量詞前綴} + text{合取範式} $$
示例:
$$ forall x exists y left[ (P(x) lor Q(y)) land (lnot Q(y) lor R(x)) right] $$
其中,$forall x exists y$ 是量詞前綴,方括號内是由兩個析取子句組成的合取範式。
将任意一階公式轉換為前束合取範式的步驟:
前束合取範式通過規範量詞位置和命題結構,簡化了複雜邏輯公式的分析與計算,是邏輯學、計算機科學中重要的标準化工具。
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