
【計】 prenex-disjunctive normal form
在數理邏輯領域,"前束折取範式"(Prenex Disjunctive Normal Form)是謂詞邏輯公式的一種标準化表達形式。該結構由兩個核心部分組成:前束量詞前綴和折取範式矩陣,其英文定義可追溯至美國邏輯學家Willard Van Orman Quine在《數理邏輯》中的形式語言研究。
從漢英術語對照角度分析:
前束(Prenex):指将全稱量詞(∀)與存在量詞(∃)全部提取至公式前端,形成量詞前綴鍊。例如公式$forall x exists y (P(x) lor Q(y))$即符合前束結構特征。
折取範式(Disjunctive Normal Form):即析取範式(DNF),由多個合取子句通過邏輯或(∨)連接構成。例如$(A land B) lor (C land D)$的标準形式,這一概念由英國數學家George Boole在布爾代數體系中奠基。
前束折取範式的生成過程包含三步轉化規則:
該範式在自動定理證明領域具有重要應用價值,特别是在基于歸結原理的自動推理系統中,能夠有效簡化邏輯表達式的計算複雜度。當前主流教材如《面向計算機科學的數理邏輯》已将其列為謂詞邏輯标準化的必修内容。
“前束折取範式”可能是對“前束析取範式”的筆誤。在謂詞邏輯中,前束範式(Prenex Normal Form)是一種将公式中所有量詞集中到公式開頭的标準化形式。若其母式(即無量詞部分)為析取範式(Disjunctive Normal Form,由多個合取項的析取構成),則可稱為前束析取範式。以下是詳細解釋:
前束範式要求所有量詞(全稱量詞∀或存在量詞∃)均位于公式開頭,且作用域覆蓋整個公式。其一般形式為: $$ Q_1x_1Q_2x_2cdots Q_nx_n , M $$ 其中:
例如,公式 ( forall x exists y (P(x) lor Q(y)) ) 是前束範式,但 ( forall x (P(x) land exists y Q(y)) ) 不是,因為存在量詞的作用域未延伸至整個公式末端。
析取範式是命題邏輯或謂詞邏輯中的一種規範形式,由多個合取項通過析取(∨)連接組成。例如: $$ (A land B) lor (C land D) lor lnot E $$ 這裡的每個括號内是一個合取項,整體是析取範式。
前束析取範式即前束範式的母式為析取範式。其結構為: $$ Q_1x_1Q_2x_2cdots Q_nx_n , (C_1 lor C_2 lor cdots lor C_k) $$ 其中:
例如,公式 ( forall x exists y left( (P(x) land Q(y)) lor (R(x) land lnot S(y)) right) ) 是前束析取範式。
将一個公式轉換為前束析取範式的步驟如下:
如需具體轉換示例或更詳細步驟,可參考離散數學教材或相關權威資料(如博客園)。
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