經典邏輯與直覺主義邏輯:雙否定變換(下)
接上文,本篇文章會處理一些有關於直覺主義算術 的問題,主要是 與 之間的關係。
一些約定:
- 等詞的公理將省略全稱實例化視為規則 直接應用。
- 等詞的否定的公理 證明從略,同樣視為規則 直接應用。
- 歸納公理模式也將作為一條規則 來使用。
中的雙否定除去
引理4 。
證明 要證明該命題成立,需要連續使用三次歸納公理模式。首先歸納證明 。然後是 ,其中 由 和 (及前提 )證得。綜合前兩者即得 。
令 則
再令 , 則
由這兩者歸納即得 。
引理5 對於任意公式 , 。
定理6 對於任意算術原子公式 ,均有 。
證明 由公式的定義,每一個原子公式 都必定擁有以下兩種形式之一: 或 (此時 )。
- 若 ,由於公式必定是有限長的,由我們在上篇文章中引入的約定 有限次應用 即得證。
- 若 ,應用兩次 後由引理4及引理5得證。
推論7 對於任意不含 與 的算術公式,均有 。
證明 由引理1,定理6對公式結構做歸納。
注意由於上篇文章中對可容許的公理的限制,推論7對 自身同樣有效。
主要結論
定理8 對於任意不含 與 的算術公式 , 當且僅當 。
這就是上一篇文章開頭的(2)。我們假設這些限制對 同樣有效,即 與 的公理必須是相同的。
證明 效仿定理3的處理方式,把每一個證明過程中可能出現的 與 都替換成 與 ,並填補證明中的gap。由推論7,證明中所有對 的應用都是直覺主義有效的,即該證明是一個合法的直覺主義證明。又因為前提 和結論 中都不含有這兩個符號,不受替換的影響,定理得證。
推論9 對於任意算術公式 ,存在一經典等價公式 滿足 當且僅當 。
這基本就是把定理3重說了一遍,只要注意到 ( )即可。
定理10 一致蘊含 一致。
我們說一個理論 一致當且僅當 ,其中 是任意命題。
證明 我們證它的逆否命題。假設 ,那麼由推論9, ,即 不一致蘊含 不一致。
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