SlideShare una empresa de Scribd logo
1 de 23
Descargar para leer sin conexión
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas




                           Lógica informática (2010–11)
                   Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas


                                    José A. Alonso Jiménez
                                     Andrés Cordón Franco
                                    María J. Hidalgo Doblado

                                 Grupo de Lógica Computacional
                         Departamento de Ciencias de la Computación e I.A.
                                      Universidad de Sevilla




                                                                             1 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas




Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas

 1. Formas normales

 2. Cláusulas de primer orden




                                                   2 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas
  Formas normales




Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas

 1. Formas normales
       Forma rectificada
       Forma normal prenexa
       Forma normal prenexa conjuntiva
       Forma de Skolem

 2. Cláusulas de primer orden




                                                   3 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas
  Formas normales
     Forma rectificada



Fórmula en forma rectificada
         Def.: F está en forma rectificada si ninguna variable aparece libre
         y ligada y cada cuantificador se refiere a una variable diferente.
         Ejemplos:
           ∀x P(x ) → ∀y Q(z, y ) está en forma rectificada
           ∀x P(x ) → ∀y Q(x , y ) no está en forma rectificada
           ∀x P(x ) → ∀x Q(z, x ) no está en forma rectificada
         Prop.: Para toda fórmula F existe una fórmula equivalente G en
         forma rectificada.
         Lema del renombramiento: Si y no aparece libre en F , entonces
                 ∀x F ≡ ∀y F [x /y ]
                        ∃x F ≡ ∃y F [x /y ].
         Ejemplos de rectificación:
                 ∀x P(x ) → ∀x Q(z, x ) ≡ ∀x P(x ) → ∀u Q(z, u)
                 ∀x P(x ) → ∀y Q(x , y ) ≡ ∀z P(z) → ∀y Q(x , y )
                                                                              4 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas
  Formas normales
     Forma normal prenexa



Fórmula en forma normal prenexa
         Def.: La fórmula F está en forma normal prenexa (FNP) si es de
         la forma (Q1 x1 ) . . . (Qn xn )G,
         donde Qi ∈ {∀, ∃}, n ≥ 0 y G no tiene cuantificadores.
         (Q1 x1 ) . . . (Qn xn ) se llama el prefijo de F y G se llama la matriz
         de F .
         Ejemplos:
           Fórmula                                                        ¿FNP?
           ¬∃x [P(x ) → ∀x P(x )]                                         no
           ∀x ∃y [P(x ) ∧ ¬P(y )]                                      sí
           ∀x P(x ) ∨ ∃y Q(y )                                         no
           ∀x ∃y [P(x ) ∨ Q(y )]                                       sí
           ∃y ∀x [P(x ) ∨ Q(y )]                                       sí
           ¬(∀x [P(x ) → Q(x )] → ∀x [P(x ) → R(x )])                  no
                                                                                  5 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas
  Formas normales
     Forma normal prenexa



Algoritmo de cálculo de forma normal prenexa
 Aplicando a una fórmula los siguientes pasos se obtiene otra fórmula
 equivalente y que está en forma normal prenexa rectificada:
    1. Rectificar la fórmula usando las equivalencias
          ∀x F ≡ ∀y F [x /y ]                                      (1)
          ∃x F ≡ ∃y F [x /y ]                                      (2)
       donde y es una variable que no ocurre libre en F .
    2. Eliminar los bicondicionales usando la equivalencia
          F ↔ G ≡ (F → G) ∧ (G → F )                               (3)
    3. Eliminar los condicionales usando la equivalencia
          F → G ≡ ¬F ∨ G                                           (4)




                                                                         6 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas
  Formas normales
     Forma normal prenexa



Algoritmo de cálculo de forma normal prenexa
    4. Interiorizar las negaciones usando las equivalencias
          ¬(F ∧ G) ≡ ¬F ∨ ¬G                                       (5)
          ¬(F ∨ G) ≡ ¬F ∧ ¬G                                       (6)
          ¬¬F ≡ F                                                  (7)
          ¬∀x F ≡ ∃x ¬F                                            (8)
          ¬∃x F ≡ ∀x ¬F                                            (9)
    5. Exteriorizar los cuantificadores usando las equivalencias
          ∀x F ∧ G ≡ ∀x (F ∧ G)          con x no libre en G.     (11)
          ∀x F ∨ G ≡ ∀x (F ∨ G)          con x no libre en G.     (12)
          ∃x F ∧ G ≡ ∃x (F ∧ G)          con x no libre en G.     (13)
          ∃x F ∨ G ≡ ∃x (F ∨ G)          con x no libre en G.     (14)
          G ∧ ∀x F ≡ ∀x (G ∧ F )         con x no libre en G.     (15)
          G ∨ ∀x F ≡ ∀x (G ∨ F )         con x no libre en G.     (16)
          G ∧ ∃x F ≡ ∃x (G ∧ F )         con x no libre en G.     (17)
          G ∨ ∃x F ≡ ∃x (G ∨ F )         con x no libre en G.     (18)   7 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas
  Formas normales
     Forma normal prenexa



Ejemplos de cálculo de forma normal prenexa
         Ejemplo 1:                 ¬∃x [P(x ) → ∀x P(x )]
                              ≡     ¬∃x [P(x ) → ∀y P(y )]      [por   (1)]
                              ≡     ¬∃x [¬P(x ) ∨ ∀y P(y )]     [por   (4)]
                              ≡     ∀x [¬(¬P(x ) ∨ ∀y P(y ))]   [por   (9)]
                              ≡     ∀x [¬¬P(x ) ∧ ¬∀y P(y )]    [por   (6)]
                              ≡     ∀x [P(x ) ∧ ∃y ¬P(y )]      [por   (7 y 8)]
                              ≡     ∀x ∃y [P(x ) ∧ ¬P(y )]      [por   (17)]
         Ejemplo 2:             ∀x P(x ) ∨ ∃y Q(y )
                              ≡ ∀x [P(x ) ∨ ∃y Q(y )] [por (12)]
                              ≡ ∀x ∃y [P(x ) ∨ Q(y )] [por (18)]
         Ejemplo 3:             ∀x P(x ) ∨ ∃y Q(y )
                              ≡ ∃y [∀x P(x ) ∨ Q(y )] [por (18)]
                              ≡ ∃y ∀x [P(x ) ∨ Q(y )] [por (12)]

                                                                                  8 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas
  Formas normales
     Forma normal prenexa



Ejemplos de cálculo de forma normal prenexa
       Ejemplo de cálculo de una forma normal prenexa de
      ¬(∀x [P(x ) → Q(x )] ∧ ∀x [Q(x ) → R(x )] → ∀x [P(x ) → R(x )])
≡     ¬(∀x [P(x ) → Q(x )] ∧ ∀y [Q(y ) → R(y )] → ∀z [P(z) → R(z)])         [por   (1)]
≡     ¬(¬(∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ ∀y [¬Q(y ) ∨ R(y )]) ∨ ∀z [¬P(z) ∨ R(z)])   [por   (4)]
≡     ¬¬(∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ ∀y [¬Q(y ) ∨ R(y )]) ∧ ¬∀z [¬P(z) ∨ R(z)]    [por   (6)]
≡     (∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ ∀y [¬Q(y ) ∨ R(y )]) ∧ ∃z [¬(¬P(z) ∨ R(z))]    [por   (7, 8)]
≡     (∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ ∀y [¬Q(y ) ∨ R(y )]) ∧ ∃z [¬¬P(z) ∧ ¬R(z)]     [por   (6)]
≡     (∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ ∀y [¬Q(y ) ∨ R(y )]) ∧ ∃z [P(z) ∧ ¬R(z)]       [por   (7)]
≡     ∃z [(∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ ∀y [¬Q(y ) ∨ R(y )]) ∧ (P(z) ∧ ¬R(z))]     [por   (17)]
≡     ∃z [∀x [(¬P(x ) ∨ Q(x )) ∧ ∀y [¬Q(y ) ∨ R(y )]] ∧ (P(z) ∧ ¬R(z))]     [por   (11)]
≡     ∃z ∀x [((¬P(x ) ∨ Q(x )) ∧ ∀y [¬Q(y ) ∨ R(y )]) ∧ (P(z) ∧ ¬R(z))]     [por   (11)]
≡     ∃z ∀x [∀y [(¬P(x ) ∨ Q(x )) ∧ (¬Q(y ) ∨ R(y ))] ∧ (P(z) ∧ ¬R(z))]     [por   (15)]
≡     ∃z ∀x ∀y [((¬P(x ) ∨ Q(x )) ∧ (¬Q(y ) ∨ R(y ))) ∧ (P(z) ∧ ¬R(z))]     [por   (11)]



                                                                                    9 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas
  Formas normales
     Forma normal prenexa conjuntiva



Fórmula en forma normal prenexa conjuntiva
         Def.: La fórmula F está en forma normal prenexa conjuntiva
         (FNPC) si es de la forma (Q1 x1 ) . . . (Qn xn )G, donde Qi ∈ {∀, ∃},
         n ≥ 0, G no tiene cuantificadores y G está en forma normal
         conjuntiva.
         Algoritmo de cálculo de forma normal prenexa conjuntiva:
                Algoritmo: Aplicando a una fórmula los siguientes pasos se obtiene
                otra fórmula equivalente y que está en forma normal prenexa
                conjuntiva rectificada:
                    1. Calcular una forma normal prenexa rectificada usando las
                       equivalencias (1)–(18)
                    2. Interiorizar las disyunciones usando las equivalencias
                          A ∨ (B ∧ C ) ≡ (A ∨ B) ∧ (A ∨ C )                      (19)
                          (A ∧ B) ∨ C ≡ (A ∨ C ) ∧ (B ∨ C )                      (20)
                Ejemplo de cálculo de una FNPC de
                ∀x ∃y [P(x ) ∨ (Q(y ) ∧ ¬R(y ))]:
                        ∀x ∃y [P(x ) ∨ (Q(y ) ∧ ¬R(y ))]
                    ≡ ∀x ∃y [(P(x ) ∨ Q(y )) ∧ (P(x ) ∨ ¬R(y ))] [por (19)]             10 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas
  Formas normales
     Forma de Skolem



Fórmula en forma de Skolem
         Forma de Skolem:
                Def.: La fórmula F está en forma de Skolem (FS) si es de la forma
                ∀x1 . . . ∀xn G, donde n ≥ 0 y G no tiene cuantificadores.
                Ejemplos: ∀x ∃y P(x , y ) no está en forma de Skolem
                              ∀x P(x , f (x )) sí está en forma de Skolem
                              ∃x Q(x )         no está en forma de Skolem
                              Q(a)             sí está en forma de Skolem
         Equisatisfacibilidad:
                Def.: Las fórmulas F y G son equisatisfacibles si:
                   F es satisfacible syss G es satisfacible.
                Se representa por F ≡sat G
                Ejemplos: ∃x Q(x )           ≡sat Q(a)
                            ∃x Q(x )         ≡      Q(a)
                            ∀x ∃y P(x , y ) ≡sat ∀x P(x , f (x ))
                            ∀x ∃y P(x , y ) ≡       ∀x P(x , f (x ))

                                                                                    11 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas
  Formas normales
     Forma de Skolem



Algoritmo de cálculo de forma de Skolem
         Propiedades:
                Si a es una constante que no ocurre en F , entonces ∃x F ≡sat F [x /a].
                Si g es un símbolo de función n–aria que no ocurre en F , entonces
                ∀x1 . . . ∀xn ∃x F ≡sat ∀x1 . . . ∀xn F [x /g(x1 , . . . , xn )].
         Algoritmo de cálculo de forma de Skolem:
                Sea F una fórmula en forma normal prenexa rectificada, la forma de
                Skolem de F es
                Sko(F ) =
                
                Sko(G[x /a]),
                
                                                                si F es ∃x G y
                                                                 a es una nueva constante;
                
                
                
                
                  Sko(∀x1 . . . ∀xn G[x /f (x1 , . . . , xn )]), si F es ∀x1 . . . ∀xn ∃x G y
                
                                                                 f es un nuevo símbolo de función;
                
                
                
                
                
                F ,                                             si F está en forma de Skolem
                Propiedad: Si F es una fórmula en forma normal prenexa rectificada,
                entonces Sko(F ) está en forma de Skolem y Sko(F ) ≡sat F .
                                                                                               12 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas
  Formas normales
     Forma de Skolem



Ejemplos de cálculo de forma de Skolem
         Ejemplo 1:
             Sko(∃x ∀y ∀z ∃u ∀v ∃w P(x , y , z, u, v , w ))
                = Sko(∀y ∀z ∃u ∀v ∃w P(a, y , z, u, v , w ))
                = Sko(∀y ∀z ∀v ∃w P(a, y , z, f (y , z), v , w ))
                = Sko(∀y ∀z ∀v P(a, y , z, f (y , z), v , g(y , z, v )))
                = ∀y ∀z ∀v P(a, y , z, f (y , z), v , g(y , z, v ))

         Ejemplo 2:
             Sko(∀x ∃y ∀z ∃w [¬P(a, w ) ∨ Q(f (x ), y )])
                = Sko(∀x ∀z ∃w [¬P(a, w ) ∨ Q(f (x ), h(x ))])
                = Sko(∀x ∀z [¬P(a, g(x , z)) ∨ Q(f (x ), h(x ))])
                = ∀x ∀z [¬P(a, g(x , z)) ∨ Q(f (x ), h(x ))]
                                                                           13 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas
  Formas normales
     Forma de Skolem



Ejemplos de cálculo de forma de Skolem
        Ejemplo de cálculo de una forma de Skolem de
               ¬∃x [P(x ) → ∀x P(x )]
         ≡     ∀x ∃y [P(x ) ∧ ¬P(y )] [por página 8]
         ≡sat ∀x [P(x ) ∧ ¬P(f (x ))]
        Ejemplo de cálculo de una forma de Skolem de
               ∀x P(x ) ∨ ∃y Q(y )
         ≡     ∀x ∃y [P(x ) ∨ Q(y )] [por página 8]
         ≡sat ∀x [P(x ) ∨ Q(f (x ))]
        Ejemplo de cálculo de otra forma de Skolem de
               ∀x P(x ) ∨ ∃y Q(y )
         ≡     ∃y ∀x [P(x ) ∨ Q(y )] [por página 8]
         ≡sat ∀x [P(x ) ∨ Q(a)]
        Ejemplo de cálculo de una forma de Skolem de
               ¬(∀x [P(x ) → Q(x )] ∧ ∀x [Q(x ) → R(x )] → ∀x [P(x ) → R(x )])
         ≡     ∃z ∀x ∀y [((¬P(x ) ∨ Q(x )) ∧ (¬Q(y ) ∨ R(y ))) ∧ (P(z) ∧ ¬R(z))] [p. 9]
         ≡sat ∀x ∀y [((¬P(x ) ∨ Q(x )) ∧ (¬Q(y ) ∨ R(y ))) ∧ (P(a) ∧ ¬R(a))]
                                                                                  14 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas
  Cláusulas de primer orden




Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas

 1. Formas normales

 2. Cláusulas de primer orden
       Sintaxis de la lógica clausal de primer orden
       Semántica de la lógica clausal de primer orden
       Forma clausal de una fórmula
       Forma clausal de un conjunto de fórmulas
       Redución de consecuencia e inconsistencia de cláusulas




                                                                15 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas
  Cláusulas de primer orden
     Sintaxis de la lógica clausal de primer orden



Sintaxis de la lógica clausal de primer orden
         Un átomo es una fórmula atómica.
           Variables sobre átomos: A, B, C , . . . , A1 , A2 , . . . .
         Un literal es un átomo (A) o la negación de un átomo (¬A).
           Variables sobre literales: L, L1 , L2 , . . . .
         Una cláusula es un conjunto finito de literales.
           Variables sobre cláusulas: C , C1 , C2 , . . . .
         La cláusula vacía es el conjunto vacío de literales.
            La cláusula vacía se representa por .
         Conjuntos finitos de cláusulas.
           Variables sobre conjuntos finitos de cláusulas: S, S1 , S2 , . . . .




                                                                                 16 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas
  Cláusulas de primer orden
     Semántica de la lógica clausal de primer orden



Semántica de la lógica clausal de primer orden
         Fórmulas correspondientes:
                 Def.: La fórmula correspondiente a la cláusula {L1 , . . . , Ln } es
                    ∀x1 . . . ∀xp [L1 ∨ · · · ∨ Ln ],
                 donde x1 , . . . , xp son las variables libres de L1 ∨ · · · ∨ Ln .
                 Def.: La fórmula correspondiente a la cláusula es ⊥.
                 Def.: La fórmula correspondiente al conjunto de cláusulas
                    {{L1 , . . . , L11 }, . . . , {Lm , . . . , Lm }},
                        1           n               1            nm
                 cuyas variables libres son x1 , . . . , xp , es
                    ∀x1 . . . ∀xp [(L1 ∨ · · · ∨ L11 ) ∧ · · · ∧ (Lm ∨ · · · ∨ Lm )].
                                         1               n             1        nm


                 Def.: La fórmula correspondiente al conjunto de cláusulas ∅ es         .
         Semántica:
                 Def.: En cualquier interpretación I = (U, I), I( ) = 1 e I(⊥) = 0.
                 Def.: Los conceptos semánticos relativos a las cláusulas y a los
                 conjuntos de cláusulas son los de sus correspondientes fórmulas.

                                                                                            17 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas
  Cláusulas de primer orden
     Forma clausal de una fórmula



Forma clausal de una fórmula
         Def.: Una forma clausal de una fórmula F es un conjunto de
         cláusulas S tal que F ≡sat S.
         Algoritmo: Aplicando a la fórmula F los siguientes pasos se
         obtiene S que es una forma clausal de F :
            1. Sea F1 = ∃y1 . . . ∃yn F , donde y1 , . . . , yn son las variables libres
               de F .
            2. Sea F2 una forma normal prenexa conjuntiva rectificada de F1
               calculada mediante el algoritmo de la página 10.
            3. Sea F3 = Sko(F2 ), que tiene la forma
                  ∀x1 . . . ∀xp [(L1 ∨ · · · ∨ L11 ) ∧ · · · ∧ (Lm ∨ · · · ∨ Lm )],
                                    1               n                  1      nm
            4. Sea S = {{L1 , . . . , L11 }, . . . , {Lm , . . . , Lm }}.
                             1         n               1            nm

         Prop.: F ≡sat F1 ≡ F2 ≡sat F3 ≡ S.



                                                                                           18 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas
  Cláusulas de primer orden
     Forma clausal de una fórmula



Ejemplos de cálculo de forma clausal de una fórmula
        Ejemplo de cálculo de una forma clausal de
               ¬∃x [P(x ) → ∀x P(x )]
         ≡sat ∀x [P(x ) ∧ ¬P(f (x ))] [pág. 14]
         ≡     {{P(x )}, {¬P(f (x ))}}
        Ejemplo de cálculo de una forma clausal de
               ∀x P(x ) ∨ ∃y Q(y )
         ≡sat ∀x [P(x ) ∨ Q(f (x ))] [pág. 14]
         ≡     {{P(x ), Q(f (x ))}}
        Ejemplo de cálculo de otra forma clausal de
               ∀x P(x ) ∨ ∃y Q(y )
         ≡sat ∀x [P(x ) ∨ Q(a)]      [pág. 14]
         ≡     {{P(x ), Q(a)}}
        Ejemplo de cálculo de una forma clausal de
               ¬(∀x [P(x ) → Q(x )] ∧ ∀x [Q(x ) → R(x )] → ∀x [P(x ) → R(x )])
         ≡sat ∀x ∀y [((¬P(x ) ∨ Q(x )) ∧ (¬Q(y ) ∨ R(y ))) ∧ (P(a) ∧ ¬R(a))]   [p 14]
         ≡     {{¬P(x ), Q(x )}, {¬Q(y ), R(y )}, {P(a)}, {¬R(a)}}
                                                                                 19 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas
  Cláusulas de primer orden
     Forma clausal de una fórmula



Ejemplos de cálculo de forma clausal de una fórmula
             ¬(∀x [P(x ) → Q(x )] ∧ ∃x P(x ) → ∃x Q(x ))
   ≡         ¬(∀x [P(x ) → Q(x )] ∧ ∃y P(y ) → ∃z Q(z))       [(2)]
   ≡         ¬(¬(∀x [P(x ) → Q(x )] ∧ ∃y P(y )) ∨ ∃z Q(z))    [(4)]
   ≡         ¬(¬(∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ ∃y P(y )) ∨ ∃z Q(z))   [(4)]
   ≡         ¬¬(∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ ∃y P(y )) ∧ ¬∃z Q(z)    [(6)]
   ≡         (∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ ∃y P(y )) ∧ ¬∃z Q(z)      [(7)]
   ≡         (∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ ∃y P(y )) ∧ ∀z ¬Q(z)      [(9)]
   ≡         ∃y [∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ P(y )] ∧ ∀z ¬Q(z)      [(17)]
   ≡         ∃y [(∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ P(y )) ∧ ∀z ¬Q(z)]    [(13)]
   ≡         ∃y [∀x [(¬P(x ) ∨ Q(x )) ∧ P(y ))] ∧ ∀z ¬Q(z)    [(11)]
   ≡         ∃y ∀x [((¬P(x ) ∨ Q(x )) ∧ P(y )) ∧ ∀z ¬Q(z)]    [(11)]
   ≡         ∃y ∀x ∀z [(¬P(x ) ∨ Q(x )) ∧ P(y ) ∧ ¬Q(z)]      [(15)]
   ≡sat      ∀x ∀z [(¬P(x ) ∨ Q(x ) ∧ P(a)) ∧ ¬Q(z)]          [(15)]
   ≡         {{¬P(x ), Q(x )}, {P(a)}, {¬Q(z)}}
                                                                       20 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas
  Cláusulas de primer orden
     Forma clausal de un conjunto de fórmulas



Forma clausal de un conjunto de fórmulas
         Equisatisfacibilidad de conjuntos de fórmulas:
                 Def.: Los conjuntos de fórmulas S1 y S2 son equisatisfacibles si:
                    S1 es satisfacible syss S2 es satisfacible.
                 Se representa por S1 ≡sat S2 .
         Forma clausal de un conjunto de fórmulas:
                 Def.: Una forma clausal de un conjunto de fórmulas S es un
                 conjunto de cláusulas equisatisfacible con S.
                 Prop.: Si S1 , . . . , Sn son formas clausales de F1 , . . . , Fn , entonces
                 S1 ∪ · · · ∪ Sn es una forma clausal de {F1 , . . . , Fn }.
                 Ejemplo: Una forma clausal de
                    {∀x [P(x ) → Q(x )], ∃x P(x ), ¬∃x Q(x )}
                 es
                    {{¬P(x ), Q(x )}, {P(a)}, {¬Q(z)}}.



                                                                                                21 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas
  Cláusulas de primer orden
     Redución de consecuencia e inconsistencia de cláusulas



Reducción de consecuencia e inconsistencia de cláusulas
         Prop: Sean S1 , . . . , Sn formas clausales de las fórmulas F1 , . . . , Fn
         y S una forma clausal de ¬G. Son equivalentes:
            1. {F1 , . . . , Fn } |= G.
            2. {F1 , . . . , Fn , ¬G} es inconsistente.
            3. S1 ∪ · · · ∪ Sn ∪ S es inconsistente.
         Ejemplos:
                 Ejemplo 1:
                     {∀x [P(x ) → Q(x )], ∃x P(x )} |= ∃x Q(x )
                     syss {{¬P(x ), Q(x )}, {P(a)}, {¬Q(z)}} es inconsistente.
                 Ejemplo 2:
                     {∀x [P(x ) → Q(x )], ∀x [Q(x ) → R(x )]} |= ∀x [P(x ) → R(x )]
                     syss {{¬P(x ), Q(x )}, {¬Q(y ), R(y )}, {P(a)}, {¬R(a)}} es inconsiste




                                                                                       22 / 23
PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas
  Bibliografía




Bibliografía
    1. M.L. Bonet Apuntes de LPO. (Univ. Politécnica de Cataluña,
       2003) pp. 26–31.
    2. C.L. Chang y R.C.T. Lee Symbolic logic and mechanical theorem
       proving (Academic Press, 1973) pp. 35–39 y 46–51.
    3. J.L. Fernández, A. Manjarrés y F.J. Díez Lógica computacional.
       (UNED, 2003) pp. 101–106.
    4. S. Hölldobler Computational logic. (U. de Dresden, 2004) pp.
       62–67.
    5. R. Nieuwenhuis Lógica de primer orden. (U. Politénica de
       Cataluña, 2003) pp. 16–17
    6. M. Ojeda e I. Pérez Lógica para la computación (Vol. 2: Lógica
       de Primer Orden) (Ágora, 1997) pp. 37–49
    7. L. Paulson Logic and proof (U. Cambridge, 2002) pp. 43–47.
    8. U. Schöning Logic for computer scientists (Birkäuser, 1989) pp.
       51–61.                                                            23 / 23

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

Clase4: Transformación desde Expresión regular a Autómata finito determinista
Clase4: Transformación desde Expresión regular a Autómata finito deterministaClase4: Transformación desde Expresión regular a Autómata finito determinista
Clase4: Transformación desde Expresión regular a Autómata finito determinista
mvagila
 
Transformaciones lineales
Transformaciones linealesTransformaciones lineales
Transformaciones lineales
algebra
 

La actualidad más candente (20)

Clase4: Transformación desde Expresión regular a Autómata finito determinista
Clase4: Transformación desde Expresión regular a Autómata finito deterministaClase4: Transformación desde Expresión regular a Autómata finito determinista
Clase4: Transformación desde Expresión regular a Autómata finito determinista
 
Derivadas de funciones paramétricas
Derivadas de funciones paramétricas Derivadas de funciones paramétricas
Derivadas de funciones paramétricas
 
Integrales de linea(gabriel anchundia & andrés lópez)
Integrales de linea(gabriel anchundia & andrés lópez)Integrales de linea(gabriel anchundia & andrés lópez)
Integrales de linea(gabriel anchundia & andrés lópez)
 
Terminos semejantes
Terminos semejantesTerminos semejantes
Terminos semejantes
 
11 teoria numeros
11 teoria numeros11 teoria numeros
11 teoria numeros
 
Axiomas de números reales
Axiomas de números realesAxiomas de números reales
Axiomas de números reales
 
Ejercicios plano tangente
Ejercicios plano tangenteEjercicios plano tangente
Ejercicios plano tangente
 
Método Kasiski
Método KasiskiMétodo Kasiski
Método Kasiski
 
Formulario de Matemáticas para Bachillerato
Formulario de Matemáticas para BachilleratoFormulario de Matemáticas para Bachillerato
Formulario de Matemáticas para Bachillerato
 
Resultante de fuerzas coplanares-Componentes rectangulares
Resultante de fuerzas coplanares-Componentes rectangularesResultante de fuerzas coplanares-Componentes rectangulares
Resultante de fuerzas coplanares-Componentes rectangulares
 
Ajuste polinomial de curvas
Ajuste polinomial de curvasAjuste polinomial de curvas
Ajuste polinomial de curvas
 
Sistemas De Ecuaciones Lineales Con Dos Incognitas
Sistemas De Ecuaciones Lineales Con Dos IncognitasSistemas De Ecuaciones Lineales Con Dos Incognitas
Sistemas De Ecuaciones Lineales Con Dos Incognitas
 
Funciones lineales
Funciones linealesFunciones lineales
Funciones lineales
 
Autómata de pila (AP)
Autómata de pila (AP)Autómata de pila (AP)
Autómata de pila (AP)
 
Suma y resta de monomios
Suma y resta de monomiosSuma y resta de monomios
Suma y resta de monomios
 
La Derivada
La DerivadaLa Derivada
La Derivada
 
Grupos, anillos y cuerpos
Grupos, anillos y cuerposGrupos, anillos y cuerpos
Grupos, anillos y cuerpos
 
7. sistemas de ecuaciones y aplicaciones
7. sistemas de ecuaciones y aplicaciones7. sistemas de ecuaciones y aplicaciones
7. sistemas de ecuaciones y aplicaciones
 
Transformaciones lineales
Transformaciones linealesTransformaciones lineales
Transformaciones lineales
 
Funciones
FuncionesFunciones
Funciones
 

Similar a LI2011-T9: Formas normales de Skolem y cláusulas

Ejercicios de simplificacion_de_ecuaciones_logicas_1[1]
Ejercicios de simplificacion_de_ecuaciones_logicas_1[1]Ejercicios de simplificacion_de_ecuaciones_logicas_1[1]
Ejercicios de simplificacion_de_ecuaciones_logicas_1[1]
Anoniemy Anoniek
 
LI -T5: Resolución proposicional
LI -T5: Resolución proposicionalLI -T5: Resolución proposicional
LI -T5: Resolución proposicional
José A. Alonso
 

Similar a LI2011-T9: Formas normales de Skolem y cláusulas (20)

LI2011-T7: Deducción natural en lógica de primer orden
LI2011-T7: Deducción natural en lógica de primer ordenLI2011-T7: Deducción natural en lógica de primer orden
LI2011-T7: Deducción natural en lógica de primer orden
 
LIT4: Formales normales conjuntivas y disyuntivas
LIT4: Formales normales conjuntivas y disyuntivasLIT4: Formales normales conjuntivas y disyuntivas
LIT4: Formales normales conjuntivas y disyuntivas
 
Fbf
FbfFbf
Fbf
 
LI2011-T11: Resolución en lógica de primer orden
LI2011-T11: Resolución en lógica de primer ordenLI2011-T11: Resolución en lógica de primer orden
LI2011-T11: Resolución en lógica de primer orden
 
Logica
LogicaLogica
Logica
 
LÓGICA.pdf
LÓGICA.pdfLÓGICA.pdf
LÓGICA.pdf
 
logica.pdf
logica.pdflogica.pdf
logica.pdf
 
LOGICA
LOGICALOGICA
LOGICA
 
Ejercicios resueltos de tablas de verdad
Ejercicios resueltos de tablas de verdadEjercicios resueltos de tablas de verdad
Ejercicios resueltos de tablas de verdad
 
LMF-T4: Formas normales
LMF-T4: Formas normalesLMF-T4: Formas normales
LMF-T4: Formas normales
 
P1 nociones de lógica - solución
P1   nociones de lógica  - soluciónP1   nociones de lógica  - solución
P1 nociones de lógica - solución
 
Razonamiento logico
Razonamiento logicoRazonamiento logico
Razonamiento logico
 
Matemática básica logica y conjuntos
Matemática básica logica y conjuntosMatemática básica logica y conjuntos
Matemática básica logica y conjuntos
 
Ejercicios de simplificacion_de_ecuaciones_logicas_1[1]
Ejercicios de simplificacion_de_ecuaciones_logicas_1[1]Ejercicios de simplificacion_de_ecuaciones_logicas_1[1]
Ejercicios de simplificacion_de_ecuaciones_logicas_1[1]
 
LI -T5: Resolución proposicional
LI -T5: Resolución proposicionalLI -T5: Resolución proposicional
LI -T5: Resolución proposicional
 
LÓGICA PROPOSICIONAL
LÓGICA PROPOSICIONALLÓGICA PROPOSICIONAL
LÓGICA PROPOSICIONAL
 
Técnicas de derivación
Técnicas de derivación Técnicas de derivación
Técnicas de derivación
 
Estructura hugo
Estructura hugoEstructura hugo
Estructura hugo
 
C4_Leyes Logicas_def.pdf
C4_Leyes Logicas_def.pdfC4_Leyes Logicas_def.pdf
C4_Leyes Logicas_def.pdf
 
Simplificacion de-proposiciones-2 (1)
Simplificacion de-proposiciones-2 (1)Simplificacion de-proposiciones-2 (1)
Simplificacion de-proposiciones-2 (1)
 

Más de José A. Alonso

LMF-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer orden
LMF-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer ordenLMF-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer orden
LMF-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer orden
José A. Alonso
 
LMF-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer orden
LMF-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer ordenLMF-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer orden
LMF-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer orden
José A. Alonso
 
LMF-T5: Resolución proposicional
LMF-T5: Resolución proposicionalLMF-T5: Resolución proposicional
LMF-T5: Resolución proposicional
José A. Alonso
 
LMF-T3: Tableros semánticos
LMF-T3: Tableros semánticosLMF-T3: Tableros semánticos
LMF-T3: Tableros semánticos
José A. Alonso
 
LMF-T2: Deducción natural proposicional
LMF-T2: Deducción natural proposicionalLMF-T2: Deducción natural proposicional
LMF-T2: Deducción natural proposicional
José A. Alonso
 
LI-T12: LI2011-12: Introducción a la programación lógica con Prolog
LI-T12: LI2011-12: Introducción a la programación lógica con PrologLI-T12: LI2011-12: Introducción a la programación lógica con Prolog
LI-T12: LI2011-12: Introducción a la programación lógica con Prolog
José A. Alonso
 
LI-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer orden
LI-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer ordenLI-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer orden
LI-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer orden
José A. Alonso
 
Panorama del razonamiento automático
Panorama del razonamiento automáticoPanorama del razonamiento automático
Panorama del razonamiento automático
José A. Alonso
 

Más de José A. Alonso (20)

Tema 12: Analizadores sintácticos funcionales.
Tema 12: Analizadores sintácticos funcionales.Tema 12: Analizadores sintácticos funcionales.
Tema 12: Analizadores sintácticos funcionales.
 
Tema 23: Técnicas de diseño descendente de algoritmos
Tema 23: Técnicas de diseño descendente de algoritmosTema 23: Técnicas de diseño descendente de algoritmos
Tema 23: Técnicas de diseño descendente de algoritmos
 
I1M-T19: El TAD de los árboles de búsqueda
I1M-T19: El TAD de los árboles de búsquedaI1M-T19: El TAD de los árboles de búsqueda
I1M-T19: El TAD de los árboles de búsqueda
 
I1M-T17: El TAD de los conjuntos
I1M-T17: El TAD de los conjuntosI1M-T17: El TAD de los conjuntos
I1M-T17: El TAD de los conjuntos
 
Panorama de la demostración asistida por ordenador
Panorama de la demostración asistida por ordenadorPanorama de la demostración asistida por ordenador
Panorama de la demostración asistida por ordenador
 
LMF-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer orden
LMF-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer ordenLMF-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer orden
LMF-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer orden
 
LMF-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer orden
LMF-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer ordenLMF-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer orden
LMF-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer orden
 
LMF-T5b: Aplicaciones de la lógica proposicional
LMF-T5b: Aplicaciones de la lógica proposicionalLMF-T5b: Aplicaciones de la lógica proposicional
LMF-T5b: Aplicaciones de la lógica proposicional
 
LMF-T5: Resolución proposicional
LMF-T5: Resolución proposicionalLMF-T5: Resolución proposicional
LMF-T5: Resolución proposicional
 
LMF-T3: Tableros semánticos
LMF-T3: Tableros semánticosLMF-T3: Tableros semánticos
LMF-T3: Tableros semánticos
 
LMF-T2: Deducción natural proposicional
LMF-T2: Deducción natural proposicionalLMF-T2: Deducción natural proposicional
LMF-T2: Deducción natural proposicional
 
I1M-T21: El TAD de los polinomios en Haskell
I1M-T21: El TAD de los polinomios en HaskellI1M-T21: El TAD de los polinomios en Haskell
I1M-T21: El TAD de los polinomios en Haskell
 
LMF-T1: Sintaxis y semántica de la lógica proposicional
LMF-T1: Sintaxis y semántica de la lógica proposicionalLMF-T1: Sintaxis y semántica de la lógica proposicional
LMF-T1: Sintaxis y semántica de la lógica proposicional
 
LI-T12: LI2011-12: Introducción a la programación lógica con Prolog
LI-T12: LI2011-12: Introducción a la programación lógica con PrologLI-T12: LI2011-12: Introducción a la programación lógica con Prolog
LI-T12: LI2011-12: Introducción a la programación lógica con Prolog
 
LI-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer orden
LI-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer ordenLI-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer orden
LI-T6: Sintaxis y semántica de la lógica de primer orden
 
LI-T5b: Algoritmos para SAT. Aplicaciones
LI-T5b: Algoritmos para SAT. AplicacionesLI-T5b: Algoritmos para SAT. Aplicaciones
LI-T5b: Algoritmos para SAT. Aplicaciones
 
Panorama del razonamiento automático
Panorama del razonamiento automáticoPanorama del razonamiento automático
Panorama del razonamiento automático
 
I1M2010-T24: Programación dinámica en Haskell
I1M2010-T24: Programación dinámica en HaskellI1M2010-T24: Programación dinámica en Haskell
I1M2010-T24: Programación dinámica en Haskell
 
I1M2010-T23: Técnicas de diseño descendente de algoritmos.
I1M2010-T23: Técnicas de diseño descendente de algoritmos.I1M2010-T23: Técnicas de diseño descendente de algoritmos.
I1M2010-T23: Técnicas de diseño descendente de algoritmos.
 
I1M2010-T22: Algoritmos sobre grafos en Haskell
I1M2010-T22: Algoritmos sobre grafos en HaskellI1M2010-T22: Algoritmos sobre grafos en Haskell
I1M2010-T22: Algoritmos sobre grafos en Haskell
 

Último

PROPUESTA COMERCIAL SENA ETAPA 2 ACTIVIDAD 3.pdf
PROPUESTA COMERCIAL SENA ETAPA 2 ACTIVIDAD 3.pdfPROPUESTA COMERCIAL SENA ETAPA 2 ACTIVIDAD 3.pdf
PROPUESTA COMERCIAL SENA ETAPA 2 ACTIVIDAD 3.pdf
EduardoJosVargasCama1
 
🦄💫4° SEM32 WORD PLANEACIÓN PROYECTOS DARUKEL 23-24.docx
🦄💫4° SEM32 WORD PLANEACIÓN PROYECTOS DARUKEL 23-24.docx🦄💫4° SEM32 WORD PLANEACIÓN PROYECTOS DARUKEL 23-24.docx
🦄💫4° SEM32 WORD PLANEACIÓN PROYECTOS DARUKEL 23-24.docx
EliaHernndez7
 

Último (20)

PROPUESTA COMERCIAL SENA ETAPA 2 ACTIVIDAD 3.pdf
PROPUESTA COMERCIAL SENA ETAPA 2 ACTIVIDAD 3.pdfPROPUESTA COMERCIAL SENA ETAPA 2 ACTIVIDAD 3.pdf
PROPUESTA COMERCIAL SENA ETAPA 2 ACTIVIDAD 3.pdf
 
Posición astronómica y geográfica de Europa.pptx
Posición astronómica y geográfica de Europa.pptxPosición astronómica y geográfica de Europa.pptx
Posición astronómica y geográfica de Europa.pptx
 
Louis Jean François Lagrenée. Erotismo y sensualidad. El erotismo en la Hist...
Louis Jean François Lagrenée.  Erotismo y sensualidad. El erotismo en la Hist...Louis Jean François Lagrenée.  Erotismo y sensualidad. El erotismo en la Hist...
Louis Jean François Lagrenée. Erotismo y sensualidad. El erotismo en la Hist...
 
Usos y desusos de la inteligencia artificial en revistas científicas
Usos y desusos de la inteligencia artificial en revistas científicasUsos y desusos de la inteligencia artificial en revistas científicas
Usos y desusos de la inteligencia artificial en revistas científicas
 
Prueba de evaluación Geografía e Historia Comunidad de Madrid 4ºESO
Prueba de evaluación Geografía e Historia Comunidad de Madrid 4ºESOPrueba de evaluación Geografía e Historia Comunidad de Madrid 4ºESO
Prueba de evaluación Geografía e Historia Comunidad de Madrid 4ºESO
 
🦄💫4° SEM32 WORD PLANEACIÓN PROYECTOS DARUKEL 23-24.docx
🦄💫4° SEM32 WORD PLANEACIÓN PROYECTOS DARUKEL 23-24.docx🦄💫4° SEM32 WORD PLANEACIÓN PROYECTOS DARUKEL 23-24.docx
🦄💫4° SEM32 WORD PLANEACIÓN PROYECTOS DARUKEL 23-24.docx
 
Sesión de clase APC: Los dos testigos.pdf
Sesión de clase APC: Los dos testigos.pdfSesión de clase APC: Los dos testigos.pdf
Sesión de clase APC: Los dos testigos.pdf
 
ACRÓNIMO DE PARÍS PARA SU OLIMPIADA 2024. Por JAVIER SOLIS NOYOLA
ACRÓNIMO DE PARÍS PARA SU OLIMPIADA 2024. Por JAVIER SOLIS NOYOLAACRÓNIMO DE PARÍS PARA SU OLIMPIADA 2024. Por JAVIER SOLIS NOYOLA
ACRÓNIMO DE PARÍS PARA SU OLIMPIADA 2024. Por JAVIER SOLIS NOYOLA
 
Prueba de evaluación Geografía e Historia Comunidad de Madrid 2º de la ESO
Prueba de evaluación Geografía e Historia Comunidad de Madrid 2º de la ESOPrueba de evaluación Geografía e Historia Comunidad de Madrid 2º de la ESO
Prueba de evaluación Geografía e Historia Comunidad de Madrid 2º de la ESO
 
prostitución en España: una mirada integral!
prostitución en España: una mirada integral!prostitución en España: una mirada integral!
prostitución en España: una mirada integral!
 
activ4-bloque4 transversal doctorado.pdf
activ4-bloque4 transversal doctorado.pdfactiv4-bloque4 transversal doctorado.pdf
activ4-bloque4 transversal doctorado.pdf
 
Power Point E. S.: Los dos testigos.pptx
Power Point E. S.: Los dos testigos.pptxPower Point E. S.: Los dos testigos.pptx
Power Point E. S.: Los dos testigos.pptx
 
Revista Apuntes de Historia. Mayo 2024.pdf
Revista Apuntes de Historia. Mayo 2024.pdfRevista Apuntes de Historia. Mayo 2024.pdf
Revista Apuntes de Historia. Mayo 2024.pdf
 
Tema 10. Dinámica y funciones de la Atmosfera 2024
Tema 10. Dinámica y funciones de la Atmosfera 2024Tema 10. Dinámica y funciones de la Atmosfera 2024
Tema 10. Dinámica y funciones de la Atmosfera 2024
 
Supuestos_prácticos_funciones.docx
Supuestos_prácticos_funciones.docxSupuestos_prácticos_funciones.docx
Supuestos_prácticos_funciones.docx
 
TRABAJO FINAL TOPOGRAFÍA COMPLETO DE LA UPC
TRABAJO FINAL TOPOGRAFÍA COMPLETO DE LA UPCTRABAJO FINAL TOPOGRAFÍA COMPLETO DE LA UPC
TRABAJO FINAL TOPOGRAFÍA COMPLETO DE LA UPC
 
Tema 19. Inmunología y el sistema inmunitario 2024
Tema 19. Inmunología y el sistema inmunitario 2024Tema 19. Inmunología y el sistema inmunitario 2024
Tema 19. Inmunología y el sistema inmunitario 2024
 
ACERTIJO LA RUTA DEL MARATÓN OLÍMPICO DEL NÚMERO PI EN PARÍS. Por JAVIER SOL...
ACERTIJO LA RUTA DEL MARATÓN OLÍMPICO DEL NÚMERO PI EN  PARÍS. Por JAVIER SOL...ACERTIJO LA RUTA DEL MARATÓN OLÍMPICO DEL NÚMERO PI EN  PARÍS. Por JAVIER SOL...
ACERTIJO LA RUTA DEL MARATÓN OLÍMPICO DEL NÚMERO PI EN PARÍS. Por JAVIER SOL...
 
La Sostenibilidad Corporativa. Administración Ambiental
La Sostenibilidad Corporativa. Administración AmbientalLa Sostenibilidad Corporativa. Administración Ambiental
La Sostenibilidad Corporativa. Administración Ambiental
 
Novena de Pentecostés con textos de san Juan Eudes
Novena de Pentecostés con textos de san Juan EudesNovena de Pentecostés con textos de san Juan Eudes
Novena de Pentecostés con textos de san Juan Eudes
 

LI2011-T9: Formas normales de Skolem y cláusulas

  • 1. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Lógica informática (2010–11) Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas José A. Alonso Jiménez Andrés Cordón Franco María J. Hidalgo Doblado Grupo de Lógica Computacional Departamento de Ciencias de la Computación e I.A. Universidad de Sevilla 1 / 23
  • 2. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas 1. Formas normales 2. Cláusulas de primer orden 2 / 23
  • 3. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Formas normales Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas 1. Formas normales Forma rectificada Forma normal prenexa Forma normal prenexa conjuntiva Forma de Skolem 2. Cláusulas de primer orden 3 / 23
  • 4. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Formas normales Forma rectificada Fórmula en forma rectificada Def.: F está en forma rectificada si ninguna variable aparece libre y ligada y cada cuantificador se refiere a una variable diferente. Ejemplos: ∀x P(x ) → ∀y Q(z, y ) está en forma rectificada ∀x P(x ) → ∀y Q(x , y ) no está en forma rectificada ∀x P(x ) → ∀x Q(z, x ) no está en forma rectificada Prop.: Para toda fórmula F existe una fórmula equivalente G en forma rectificada. Lema del renombramiento: Si y no aparece libre en F , entonces ∀x F ≡ ∀y F [x /y ] ∃x F ≡ ∃y F [x /y ]. Ejemplos de rectificación: ∀x P(x ) → ∀x Q(z, x ) ≡ ∀x P(x ) → ∀u Q(z, u) ∀x P(x ) → ∀y Q(x , y ) ≡ ∀z P(z) → ∀y Q(x , y ) 4 / 23
  • 5. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Formas normales Forma normal prenexa Fórmula en forma normal prenexa Def.: La fórmula F está en forma normal prenexa (FNP) si es de la forma (Q1 x1 ) . . . (Qn xn )G, donde Qi ∈ {∀, ∃}, n ≥ 0 y G no tiene cuantificadores. (Q1 x1 ) . . . (Qn xn ) se llama el prefijo de F y G se llama la matriz de F . Ejemplos: Fórmula ¿FNP? ¬∃x [P(x ) → ∀x P(x )] no ∀x ∃y [P(x ) ∧ ¬P(y )] sí ∀x P(x ) ∨ ∃y Q(y ) no ∀x ∃y [P(x ) ∨ Q(y )] sí ∃y ∀x [P(x ) ∨ Q(y )] sí ¬(∀x [P(x ) → Q(x )] → ∀x [P(x ) → R(x )]) no 5 / 23
  • 6. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Formas normales Forma normal prenexa Algoritmo de cálculo de forma normal prenexa Aplicando a una fórmula los siguientes pasos se obtiene otra fórmula equivalente y que está en forma normal prenexa rectificada: 1. Rectificar la fórmula usando las equivalencias ∀x F ≡ ∀y F [x /y ] (1) ∃x F ≡ ∃y F [x /y ] (2) donde y es una variable que no ocurre libre en F . 2. Eliminar los bicondicionales usando la equivalencia F ↔ G ≡ (F → G) ∧ (G → F ) (3) 3. Eliminar los condicionales usando la equivalencia F → G ≡ ¬F ∨ G (4) 6 / 23
  • 7. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Formas normales Forma normal prenexa Algoritmo de cálculo de forma normal prenexa 4. Interiorizar las negaciones usando las equivalencias ¬(F ∧ G) ≡ ¬F ∨ ¬G (5) ¬(F ∨ G) ≡ ¬F ∧ ¬G (6) ¬¬F ≡ F (7) ¬∀x F ≡ ∃x ¬F (8) ¬∃x F ≡ ∀x ¬F (9) 5. Exteriorizar los cuantificadores usando las equivalencias ∀x F ∧ G ≡ ∀x (F ∧ G) con x no libre en G. (11) ∀x F ∨ G ≡ ∀x (F ∨ G) con x no libre en G. (12) ∃x F ∧ G ≡ ∃x (F ∧ G) con x no libre en G. (13) ∃x F ∨ G ≡ ∃x (F ∨ G) con x no libre en G. (14) G ∧ ∀x F ≡ ∀x (G ∧ F ) con x no libre en G. (15) G ∨ ∀x F ≡ ∀x (G ∨ F ) con x no libre en G. (16) G ∧ ∃x F ≡ ∃x (G ∧ F ) con x no libre en G. (17) G ∨ ∃x F ≡ ∃x (G ∨ F ) con x no libre en G. (18) 7 / 23
  • 8. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Formas normales Forma normal prenexa Ejemplos de cálculo de forma normal prenexa Ejemplo 1: ¬∃x [P(x ) → ∀x P(x )] ≡ ¬∃x [P(x ) → ∀y P(y )] [por (1)] ≡ ¬∃x [¬P(x ) ∨ ∀y P(y )] [por (4)] ≡ ∀x [¬(¬P(x ) ∨ ∀y P(y ))] [por (9)] ≡ ∀x [¬¬P(x ) ∧ ¬∀y P(y )] [por (6)] ≡ ∀x [P(x ) ∧ ∃y ¬P(y )] [por (7 y 8)] ≡ ∀x ∃y [P(x ) ∧ ¬P(y )] [por (17)] Ejemplo 2: ∀x P(x ) ∨ ∃y Q(y ) ≡ ∀x [P(x ) ∨ ∃y Q(y )] [por (12)] ≡ ∀x ∃y [P(x ) ∨ Q(y )] [por (18)] Ejemplo 3: ∀x P(x ) ∨ ∃y Q(y ) ≡ ∃y [∀x P(x ) ∨ Q(y )] [por (18)] ≡ ∃y ∀x [P(x ) ∨ Q(y )] [por (12)] 8 / 23
  • 9. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Formas normales Forma normal prenexa Ejemplos de cálculo de forma normal prenexa Ejemplo de cálculo de una forma normal prenexa de ¬(∀x [P(x ) → Q(x )] ∧ ∀x [Q(x ) → R(x )] → ∀x [P(x ) → R(x )]) ≡ ¬(∀x [P(x ) → Q(x )] ∧ ∀y [Q(y ) → R(y )] → ∀z [P(z) → R(z)]) [por (1)] ≡ ¬(¬(∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ ∀y [¬Q(y ) ∨ R(y )]) ∨ ∀z [¬P(z) ∨ R(z)]) [por (4)] ≡ ¬¬(∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ ∀y [¬Q(y ) ∨ R(y )]) ∧ ¬∀z [¬P(z) ∨ R(z)] [por (6)] ≡ (∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ ∀y [¬Q(y ) ∨ R(y )]) ∧ ∃z [¬(¬P(z) ∨ R(z))] [por (7, 8)] ≡ (∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ ∀y [¬Q(y ) ∨ R(y )]) ∧ ∃z [¬¬P(z) ∧ ¬R(z)] [por (6)] ≡ (∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ ∀y [¬Q(y ) ∨ R(y )]) ∧ ∃z [P(z) ∧ ¬R(z)] [por (7)] ≡ ∃z [(∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ ∀y [¬Q(y ) ∨ R(y )]) ∧ (P(z) ∧ ¬R(z))] [por (17)] ≡ ∃z [∀x [(¬P(x ) ∨ Q(x )) ∧ ∀y [¬Q(y ) ∨ R(y )]] ∧ (P(z) ∧ ¬R(z))] [por (11)] ≡ ∃z ∀x [((¬P(x ) ∨ Q(x )) ∧ ∀y [¬Q(y ) ∨ R(y )]) ∧ (P(z) ∧ ¬R(z))] [por (11)] ≡ ∃z ∀x [∀y [(¬P(x ) ∨ Q(x )) ∧ (¬Q(y ) ∨ R(y ))] ∧ (P(z) ∧ ¬R(z))] [por (15)] ≡ ∃z ∀x ∀y [((¬P(x ) ∨ Q(x )) ∧ (¬Q(y ) ∨ R(y ))) ∧ (P(z) ∧ ¬R(z))] [por (11)] 9 / 23
  • 10. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Formas normales Forma normal prenexa conjuntiva Fórmula en forma normal prenexa conjuntiva Def.: La fórmula F está en forma normal prenexa conjuntiva (FNPC) si es de la forma (Q1 x1 ) . . . (Qn xn )G, donde Qi ∈ {∀, ∃}, n ≥ 0, G no tiene cuantificadores y G está en forma normal conjuntiva. Algoritmo de cálculo de forma normal prenexa conjuntiva: Algoritmo: Aplicando a una fórmula los siguientes pasos se obtiene otra fórmula equivalente y que está en forma normal prenexa conjuntiva rectificada: 1. Calcular una forma normal prenexa rectificada usando las equivalencias (1)–(18) 2. Interiorizar las disyunciones usando las equivalencias A ∨ (B ∧ C ) ≡ (A ∨ B) ∧ (A ∨ C ) (19) (A ∧ B) ∨ C ≡ (A ∨ C ) ∧ (B ∨ C ) (20) Ejemplo de cálculo de una FNPC de ∀x ∃y [P(x ) ∨ (Q(y ) ∧ ¬R(y ))]: ∀x ∃y [P(x ) ∨ (Q(y ) ∧ ¬R(y ))] ≡ ∀x ∃y [(P(x ) ∨ Q(y )) ∧ (P(x ) ∨ ¬R(y ))] [por (19)] 10 / 23
  • 11. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Formas normales Forma de Skolem Fórmula en forma de Skolem Forma de Skolem: Def.: La fórmula F está en forma de Skolem (FS) si es de la forma ∀x1 . . . ∀xn G, donde n ≥ 0 y G no tiene cuantificadores. Ejemplos: ∀x ∃y P(x , y ) no está en forma de Skolem ∀x P(x , f (x )) sí está en forma de Skolem ∃x Q(x ) no está en forma de Skolem Q(a) sí está en forma de Skolem Equisatisfacibilidad: Def.: Las fórmulas F y G son equisatisfacibles si: F es satisfacible syss G es satisfacible. Se representa por F ≡sat G Ejemplos: ∃x Q(x ) ≡sat Q(a) ∃x Q(x ) ≡ Q(a) ∀x ∃y P(x , y ) ≡sat ∀x P(x , f (x )) ∀x ∃y P(x , y ) ≡ ∀x P(x , f (x )) 11 / 23
  • 12. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Formas normales Forma de Skolem Algoritmo de cálculo de forma de Skolem Propiedades: Si a es una constante que no ocurre en F , entonces ∃x F ≡sat F [x /a]. Si g es un símbolo de función n–aria que no ocurre en F , entonces ∀x1 . . . ∀xn ∃x F ≡sat ∀x1 . . . ∀xn F [x /g(x1 , . . . , xn )]. Algoritmo de cálculo de forma de Skolem: Sea F una fórmula en forma normal prenexa rectificada, la forma de Skolem de F es Sko(F ) =  Sko(G[x /a]),   si F es ∃x G y a es una nueva constante;     Sko(∀x1 . . . ∀xn G[x /f (x1 , . . . , xn )]), si F es ∀x1 . . . ∀xn ∃x G y  f es un nuevo símbolo de función;      F , si F está en forma de Skolem Propiedad: Si F es una fórmula en forma normal prenexa rectificada, entonces Sko(F ) está en forma de Skolem y Sko(F ) ≡sat F . 12 / 23
  • 13. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Formas normales Forma de Skolem Ejemplos de cálculo de forma de Skolem Ejemplo 1: Sko(∃x ∀y ∀z ∃u ∀v ∃w P(x , y , z, u, v , w )) = Sko(∀y ∀z ∃u ∀v ∃w P(a, y , z, u, v , w )) = Sko(∀y ∀z ∀v ∃w P(a, y , z, f (y , z), v , w )) = Sko(∀y ∀z ∀v P(a, y , z, f (y , z), v , g(y , z, v ))) = ∀y ∀z ∀v P(a, y , z, f (y , z), v , g(y , z, v )) Ejemplo 2: Sko(∀x ∃y ∀z ∃w [¬P(a, w ) ∨ Q(f (x ), y )]) = Sko(∀x ∀z ∃w [¬P(a, w ) ∨ Q(f (x ), h(x ))]) = Sko(∀x ∀z [¬P(a, g(x , z)) ∨ Q(f (x ), h(x ))]) = ∀x ∀z [¬P(a, g(x , z)) ∨ Q(f (x ), h(x ))] 13 / 23
  • 14. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Formas normales Forma de Skolem Ejemplos de cálculo de forma de Skolem Ejemplo de cálculo de una forma de Skolem de ¬∃x [P(x ) → ∀x P(x )] ≡ ∀x ∃y [P(x ) ∧ ¬P(y )] [por página 8] ≡sat ∀x [P(x ) ∧ ¬P(f (x ))] Ejemplo de cálculo de una forma de Skolem de ∀x P(x ) ∨ ∃y Q(y ) ≡ ∀x ∃y [P(x ) ∨ Q(y )] [por página 8] ≡sat ∀x [P(x ) ∨ Q(f (x ))] Ejemplo de cálculo de otra forma de Skolem de ∀x P(x ) ∨ ∃y Q(y ) ≡ ∃y ∀x [P(x ) ∨ Q(y )] [por página 8] ≡sat ∀x [P(x ) ∨ Q(a)] Ejemplo de cálculo de una forma de Skolem de ¬(∀x [P(x ) → Q(x )] ∧ ∀x [Q(x ) → R(x )] → ∀x [P(x ) → R(x )]) ≡ ∃z ∀x ∀y [((¬P(x ) ∨ Q(x )) ∧ (¬Q(y ) ∨ R(y ))) ∧ (P(z) ∧ ¬R(z))] [p. 9] ≡sat ∀x ∀y [((¬P(x ) ∨ Q(x )) ∧ (¬Q(y ) ∨ R(y ))) ∧ (P(a) ∧ ¬R(a))] 14 / 23
  • 15. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Cláusulas de primer orden Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas 1. Formas normales 2. Cláusulas de primer orden Sintaxis de la lógica clausal de primer orden Semántica de la lógica clausal de primer orden Forma clausal de una fórmula Forma clausal de un conjunto de fórmulas Redución de consecuencia e inconsistencia de cláusulas 15 / 23
  • 16. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Cláusulas de primer orden Sintaxis de la lógica clausal de primer orden Sintaxis de la lógica clausal de primer orden Un átomo es una fórmula atómica. Variables sobre átomos: A, B, C , . . . , A1 , A2 , . . . . Un literal es un átomo (A) o la negación de un átomo (¬A). Variables sobre literales: L, L1 , L2 , . . . . Una cláusula es un conjunto finito de literales. Variables sobre cláusulas: C , C1 , C2 , . . . . La cláusula vacía es el conjunto vacío de literales. La cláusula vacía se representa por . Conjuntos finitos de cláusulas. Variables sobre conjuntos finitos de cláusulas: S, S1 , S2 , . . . . 16 / 23
  • 17. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Cláusulas de primer orden Semántica de la lógica clausal de primer orden Semántica de la lógica clausal de primer orden Fórmulas correspondientes: Def.: La fórmula correspondiente a la cláusula {L1 , . . . , Ln } es ∀x1 . . . ∀xp [L1 ∨ · · · ∨ Ln ], donde x1 , . . . , xp son las variables libres de L1 ∨ · · · ∨ Ln . Def.: La fórmula correspondiente a la cláusula es ⊥. Def.: La fórmula correspondiente al conjunto de cláusulas {{L1 , . . . , L11 }, . . . , {Lm , . . . , Lm }}, 1 n 1 nm cuyas variables libres son x1 , . . . , xp , es ∀x1 . . . ∀xp [(L1 ∨ · · · ∨ L11 ) ∧ · · · ∧ (Lm ∨ · · · ∨ Lm )]. 1 n 1 nm Def.: La fórmula correspondiente al conjunto de cláusulas ∅ es . Semántica: Def.: En cualquier interpretación I = (U, I), I( ) = 1 e I(⊥) = 0. Def.: Los conceptos semánticos relativos a las cláusulas y a los conjuntos de cláusulas son los de sus correspondientes fórmulas. 17 / 23
  • 18. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Cláusulas de primer orden Forma clausal de una fórmula Forma clausal de una fórmula Def.: Una forma clausal de una fórmula F es un conjunto de cláusulas S tal que F ≡sat S. Algoritmo: Aplicando a la fórmula F los siguientes pasos se obtiene S que es una forma clausal de F : 1. Sea F1 = ∃y1 . . . ∃yn F , donde y1 , . . . , yn son las variables libres de F . 2. Sea F2 una forma normal prenexa conjuntiva rectificada de F1 calculada mediante el algoritmo de la página 10. 3. Sea F3 = Sko(F2 ), que tiene la forma ∀x1 . . . ∀xp [(L1 ∨ · · · ∨ L11 ) ∧ · · · ∧ (Lm ∨ · · · ∨ Lm )], 1 n 1 nm 4. Sea S = {{L1 , . . . , L11 }, . . . , {Lm , . . . , Lm }}. 1 n 1 nm Prop.: F ≡sat F1 ≡ F2 ≡sat F3 ≡ S. 18 / 23
  • 19. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Cláusulas de primer orden Forma clausal de una fórmula Ejemplos de cálculo de forma clausal de una fórmula Ejemplo de cálculo de una forma clausal de ¬∃x [P(x ) → ∀x P(x )] ≡sat ∀x [P(x ) ∧ ¬P(f (x ))] [pág. 14] ≡ {{P(x )}, {¬P(f (x ))}} Ejemplo de cálculo de una forma clausal de ∀x P(x ) ∨ ∃y Q(y ) ≡sat ∀x [P(x ) ∨ Q(f (x ))] [pág. 14] ≡ {{P(x ), Q(f (x ))}} Ejemplo de cálculo de otra forma clausal de ∀x P(x ) ∨ ∃y Q(y ) ≡sat ∀x [P(x ) ∨ Q(a)] [pág. 14] ≡ {{P(x ), Q(a)}} Ejemplo de cálculo de una forma clausal de ¬(∀x [P(x ) → Q(x )] ∧ ∀x [Q(x ) → R(x )] → ∀x [P(x ) → R(x )]) ≡sat ∀x ∀y [((¬P(x ) ∨ Q(x )) ∧ (¬Q(y ) ∨ R(y ))) ∧ (P(a) ∧ ¬R(a))] [p 14] ≡ {{¬P(x ), Q(x )}, {¬Q(y ), R(y )}, {P(a)}, {¬R(a)}} 19 / 23
  • 20. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Cláusulas de primer orden Forma clausal de una fórmula Ejemplos de cálculo de forma clausal de una fórmula ¬(∀x [P(x ) → Q(x )] ∧ ∃x P(x ) → ∃x Q(x )) ≡ ¬(∀x [P(x ) → Q(x )] ∧ ∃y P(y ) → ∃z Q(z)) [(2)] ≡ ¬(¬(∀x [P(x ) → Q(x )] ∧ ∃y P(y )) ∨ ∃z Q(z)) [(4)] ≡ ¬(¬(∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ ∃y P(y )) ∨ ∃z Q(z)) [(4)] ≡ ¬¬(∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ ∃y P(y )) ∧ ¬∃z Q(z) [(6)] ≡ (∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ ∃y P(y )) ∧ ¬∃z Q(z) [(7)] ≡ (∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ ∃y P(y )) ∧ ∀z ¬Q(z) [(9)] ≡ ∃y [∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ P(y )] ∧ ∀z ¬Q(z) [(17)] ≡ ∃y [(∀x [¬P(x ) ∨ Q(x )] ∧ P(y )) ∧ ∀z ¬Q(z)] [(13)] ≡ ∃y [∀x [(¬P(x ) ∨ Q(x )) ∧ P(y ))] ∧ ∀z ¬Q(z) [(11)] ≡ ∃y ∀x [((¬P(x ) ∨ Q(x )) ∧ P(y )) ∧ ∀z ¬Q(z)] [(11)] ≡ ∃y ∀x ∀z [(¬P(x ) ∨ Q(x )) ∧ P(y ) ∧ ¬Q(z)] [(15)] ≡sat ∀x ∀z [(¬P(x ) ∨ Q(x ) ∧ P(a)) ∧ ¬Q(z)] [(15)] ≡ {{¬P(x ), Q(x )}, {P(a)}, {¬Q(z)}} 20 / 23
  • 21. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Cláusulas de primer orden Forma clausal de un conjunto de fórmulas Forma clausal de un conjunto de fórmulas Equisatisfacibilidad de conjuntos de fórmulas: Def.: Los conjuntos de fórmulas S1 y S2 son equisatisfacibles si: S1 es satisfacible syss S2 es satisfacible. Se representa por S1 ≡sat S2 . Forma clausal de un conjunto de fórmulas: Def.: Una forma clausal de un conjunto de fórmulas S es un conjunto de cláusulas equisatisfacible con S. Prop.: Si S1 , . . . , Sn son formas clausales de F1 , . . . , Fn , entonces S1 ∪ · · · ∪ Sn es una forma clausal de {F1 , . . . , Fn }. Ejemplo: Una forma clausal de {∀x [P(x ) → Q(x )], ∃x P(x ), ¬∃x Q(x )} es {{¬P(x ), Q(x )}, {P(a)}, {¬Q(z)}}. 21 / 23
  • 22. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Cláusulas de primer orden Redución de consecuencia e inconsistencia de cláusulas Reducción de consecuencia e inconsistencia de cláusulas Prop: Sean S1 , . . . , Sn formas clausales de las fórmulas F1 , . . . , Fn y S una forma clausal de ¬G. Son equivalentes: 1. {F1 , . . . , Fn } |= G. 2. {F1 , . . . , Fn , ¬G} es inconsistente. 3. S1 ∪ · · · ∪ Sn ∪ S es inconsistente. Ejemplos: Ejemplo 1: {∀x [P(x ) → Q(x )], ∃x P(x )} |= ∃x Q(x ) syss {{¬P(x ), Q(x )}, {P(a)}, {¬Q(z)}} es inconsistente. Ejemplo 2: {∀x [P(x ) → Q(x )], ∀x [Q(x ) → R(x )]} |= ∀x [P(x ) → R(x )] syss {{¬P(x ), Q(x )}, {¬Q(y ), R(y )}, {P(a)}, {¬R(a)}} es inconsiste 22 / 23
  • 23. PD Tema 9: Formas normales de Skolem y cláusulas Bibliografía Bibliografía 1. M.L. Bonet Apuntes de LPO. (Univ. Politécnica de Cataluña, 2003) pp. 26–31. 2. C.L. Chang y R.C.T. Lee Symbolic logic and mechanical theorem proving (Academic Press, 1973) pp. 35–39 y 46–51. 3. J.L. Fernández, A. Manjarrés y F.J. Díez Lógica computacional. (UNED, 2003) pp. 101–106. 4. S. Hölldobler Computational logic. (U. de Dresden, 2004) pp. 62–67. 5. R. Nieuwenhuis Lógica de primer orden. (U. Politénica de Cataluña, 2003) pp. 16–17 6. M. Ojeda e I. Pérez Lógica para la computación (Vol. 2: Lógica de Primer Orden) (Ágora, 1997) pp. 37–49 7. L. Paulson Logic and proof (U. Cambridge, 2002) pp. 43–47. 8. U. Schöning Logic for computer scientists (Birkäuser, 1989) pp. 51–61. 23 / 23