このブログは、旧・はてなダイアリー「檜山正幸のキマイラ飼育記 メモ編」(http://d.hatena.ne.jp/m-hiyama-memo/)のデータを移行・保存したものであり、今後(2019年1月以降)更新の予定はありません。

今後の更新は、新しいブログ http://m-hiyama-memo.hatenablog.com/ で行います。

資産負債モデル

論理式(formula)は極性(ポラリティ polarity, 符号 sign)を持つとする、正負号(positive sign)と負符号(negative sign)。正負号は省略してもよい。(書き方は後で)

正(極性が正)の論理式の集まりを論理資産(logical asset(s))、負の論理式の集まりを論理負債(logical obligation(s))と呼ぶ。負債は、liabilities, debt デット, debit デビなどがあるが、ここでは責務という意味合いでobligationを使う。

論理資産(正の論理式)を作り出す行為・手続きを証明(proof)と呼び、論理責務(負の論理式)を返済する行為を解決(resolution レゾリューション)と呼ぶ。resolutionの訳語のひとつ「導出」は証明と似ているので使わない。

  • 目的命題の証明 -- 目的額の貯金
  • 責務命題の解決 -- 現状債務の返済

既に終わっている証明や解決を既決(settled, proved, resolved)、まだ手付かずの証明や解決を未決(pending, unproved, unresolved)と呼ぶ。

書き方

  • 正の論理式は、+ A と書く。
  • 負の論理式は、- A と書く。
  • 正の論理式は、A でもよい。

正の論理式達(論理資産)から正の論理式達を得る行為を証明と呼び、次のように書く。

  • +[A1, ..., An |- B1, ..., Bn]

先頭のプラスとブラケットは省略してもよい。

  • [A1, ..., An |- B1, ..., Bn]
  • A1, ..., An |- B1, ..., Bn

証明を、正のリーズニング順方向リーズニングフォワード・リーズニングとも呼ぶ。また、上記のような形式を、正のシーケント順方向シーケントフォワード・シーケントと呼ぶ。

負の論理式達(論理負債、論理責務)を減らす行為を解決と呼び、次のように書く。

  • -[B1, ..., Bn -| A1, ..., An]

区切り記号が -| なので、先頭のプラスとブラケットは省略してもよい。

  • [B1, ..., Bn -| A1, ..., An]
  • B1, ..., Bn -| A1, ..., An

ただし、証明を逆向きに書いただけと区別するために、負符号を省略しないほうが望ましい。

推論、証明、リーズニング

推論にはいくつかの対称性がある。

  1. 導入規則と除去規則の対称性: これは対称というよりは単に対で出現するというだけ。個々の規則はそれぞれの個性を持つが、全体で何個あるかを列挙するときは便利な“対称性”。論理記号(結合子と定数)がN個あれば、2N個の推論規則が生じる。
  2. 矛盾双対性: T→A と ¬A→⊥ にある双対性。f:T→A という射があれば、双対として ¬A→¬T、つまり ¬A→⊥ という射がある。この矛盾双対性(contradiction duality/adjointness)は背理法の原理になっている。否定が自己反変関手になっている。
  3. 証明・解決-双対性: 証明があるなら、その逆向きの解決がある、という双対性。圏Cの射と、反対圏Copの射が1:1対応することが根拠となる。反対圏双対性である。

命題を対象、証明を射とする圏Cがあると、その反対圏の対象と射を表すために次の記法を使う。

  • +A∈|C+| ←→ -A∈|C-|
  • +f:+A→+B in C+ ⇔ f:A→B in C
  • -f:-B→-A in C- ⇔ f:A→B in C

明らかに、C \stackrel{\sim}{=} C+, Cop \stackrel{\sim}{=} C-。この状況で:

  • +f:+A→+B を、命題Aから命題Bへの証明と呼ぶ。
  • 命題Aを証明の前提(premise)、命題Bを証明の結果(result(s))と呼ぶ。
  • -f:-B→-A を、命題Bから命題Aへの解決と呼ぶ。
  • 命題Bを解決の課題(theme)、命題Aを解決の要求(requirement(s))と呼ぶ。

証明の書き方:

target B // Bは証明の目標
proof
  :
  :
 results C // Cが証明の結果
end proof
now we got C toward B
(we owed C⇒B)

解決の書き方

obligation B // Bは責務、目標と同じ
resolve
  B
  :
  :
  requires A // Aは要求(必要事項)
  (AがTrueなら done)
end resolve
now we got B providing A
   (we got A⇒B)
   (we owed A)

推論図

論理結合子∨について例示する。

  + A
 ---------
  + A∨(B)


  + A∨B  +[A |- C, B |- C]
 ---------------------------
  + C

これは導入規則と除去規則。正負号を取れば、通常の自然演繹の推論規則そのもの。

シーケントを使って書くと:

  +[Γ |- A]
 ------------------
  +[Γ |- A∨(B)]


  +[Γ |- A∨B]  +[Δ, A |- C] +[Π, B |- C]
 ---------------------------------------------
  +[Γ, Δ, Π |- C]

直観論理シーケントに関する推論規則になる。

正負号を負符号に変えて、証明図やシーケントを逆向きにすると:

  - A∨B
 ----------
  - A

  - C
 ------------------------------
  - (A)∨(B) -[C -| A, C -| B]

これは、負の論理式(責務)に対して解決(リゾリューション、分解、返済)を行う。A∨Bが解決すべき責務のとき、Aに責務を減らすことができる。下側の推論図(逆推論図、原子解決図)は、責務Cを別な論理式責務と解決の責務に変換している。-[C -| A, C -| B]は、未決な解決が2つ残っている(解決責務の残余がある)ことを示す。

逆証明図を逆シーケント(余シーケント)に直すと:

   -[A∨B -| Γ]
  -----------------
   -[A -| Γ]


   -[C -| Γ, Δ, Π]
  -----------------------------------------------
   -[(A)∨(B) -| Γ] -[C -| A, Δ] -[C -| B, Π]

上側の解決責務があるとき、下側の解決責務に還元・帰着できることを示す。

用語法の案

正と順の世界 負と逆の世界
正命題=論理資産 負命題=論理責務
順証明 逆証明=解決
推論規則 還元規則
Aから推論してAを獲得する Aを還元してBに帰着する
証明の結果(終点) 解決の課題(始点)
証明の前提(始点) 解決の要求(終点)
証明の目標(終点の先) ?(始点より前)
シーケント 逆シーケント=余シーケント
証明射=オペラッド射 逆証明射=余オペラッド射
オペラッド 余オペラッド

通常は、証明の目標=証明の結果(結論)となる。