Logik erster Stufe
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Logik erster Stufe Help-Desk Diskrete Modellierung February 20, 2013 Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 1 / 17 Aufgabe 4 (a)(i) ˙ eine Signatur, wobei Ḟ ein 2-stelliges Sei σ := {Ḟ , İ , Ṁ, Ḃ, Lzs} ˙ ein Relationssymbol, İ , Ṁ, Ḃ jeweils 1-stellige Relationssymbole und Lzs Konstantensymbol ist. Sei A eine σ-Struktur mit ˙ A), in der A die Menge der Studierenden ist A := (A, Ḟ A , İ A , Ṁ A , Ḃ A , Lzs ˙ A den Langzeitstudenten aus A bezeichnet, also die Person aus A, und Lzs die schon am längsten studiert. Außerdem gilt für alle x und y aus A: (x, y ) ∈ Ḟ A ⇐⇒ x und y sind miteinander befreundet x ∈ İ A x∈ Ṁ A x ∈ Ḃ A ⇐⇒ x studiert Informatik ⇐⇒ x studiert Mathematik ⇐⇒ x studiert Bioinformatik Beachten Sie, dass Ḟ A eine symmetrische Relation darstellt und niemand mit sich selbst befreundet ist. Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 2 / 17 Aufgabe 4 (a)(i) ˙ eine Signatur, wobei Ḟ ein 2-stelliges Sei σ := {Ḟ , İ , Ṁ, Ḃ, Lzs} ˙ ein Relationssymbol, İ , Ṁ, Ḃ jeweils 1-stellige Relationssymbole und Lzs Konstantensymbol ist. Sei A eine σ-Struktur mit ˙ A), in der A die Menge der Studierenden ist A := (A, Ḟ A , İ A , Ṁ A , Ḃ A , Lzs ˙ A den Langzeitstudenten aus A bezeichnet, also die Person aus A, und Lzs die schon am längsten studiert. Außerdem gilt für alle x und y aus A: (x, y ) ∈ Ḟ A ⇐⇒ x und y sind miteinander befreundet x ∈ İ A x∈ Ṁ A x ∈ Ḃ A ⇐⇒ x studiert Informatik ⇐⇒ x studiert Mathematik ⇐⇒ x studiert Bioinformatik Beachten Sie, dass Ḟ A eine symmetrische Relation darstellt und niemand mit sich selbst befreundet ist. i. Der Langzeitstudent studiert Mathematik. Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 2 / 17 Aufgabe 4 (a)(i) ˙ eine Signatur, wobei Ḟ ein 2-stelliges Sei σ := {Ḟ , İ , Ṁ, Ḃ, Lzs} ˙ ein Relationssymbol, İ , Ṁ, Ḃ jeweils 1-stellige Relationssymbole und Lzs Konstantensymbol ist. Sei A eine σ-Struktur mit ˙ A), in der A die Menge der Studierenden ist A := (A, Ḟ A , İ A , Ṁ A , Ḃ A , Lzs ˙ A den Langzeitstudenten aus A bezeichnet, also die Person aus A, und Lzs die schon am längsten studiert. Außerdem gilt für alle x und y aus A: (x, y ) ∈ Ḟ A ⇐⇒ x und y sind miteinander befreundet x ∈ İ A ⇐⇒ x studiert Informatik x∈ Ṁ A ⇐⇒ x studiert Mathematik x∈ Ḃ A ⇐⇒ x studiert Bioinformatik Beachten Sie, dass Ḟ A eine symmetrische Relation darstellt und niemand mit sich selbst befreundet ist. ii. Für jedes der Fächer Informatik, Mathematik und Bioinformatik gibt es jeweils einen Studierenden, der dieses Fach studiert. Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 3 / 17 Aufgabe 4 (a)(i) ˙ eine Signatur, wobei Ḟ ein 2-stelliges Sei σ := {Ḟ , İ , Ṁ, Ḃ, Lzs} ˙ ein Relationssymbol, İ , Ṁ, Ḃ jeweils 1-stellige Relationssymbole und Lzs Konstantensymbol ist. Sei A eine σ-Struktur mit ˙ A), in der A die Menge der Studierenden ist A := (A, Ḟ A , İ A , Ṁ A , Ḃ A , Lzs ˙ A den Langzeitstudenten aus A bezeichnet, also die Person aus A, und Lzs die schon am längsten studiert. Außerdem gilt für alle x und y aus A: (x, y ) ∈ Ḟ A ⇐⇒ x und y sind miteinander befreundet x ∈ İ A ⇐⇒ x studiert Informatik x∈ Ṁ A ⇐⇒ x studiert Mathematik x∈ Ḃ A ⇐⇒ x studiert Bioinformatik Beachten Sie, dass Ḟ A eine symmetrische Relation darstellt und niemand mit sich selbst befreundet ist. iii. Jeder Studierende der Informatik ist mit dem Langzeitstudenten befreundet. Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 4 / 17 Aufgabe 4 (a)(i) ˙ eine Signatur, wobei Ḟ ein 2-stelliges Sei σ := {Ḟ , İ , Ṁ, Ḃ, Lzs} ˙ ein Relationssymbol, İ , Ṁ, Ḃ jeweils 1-stellige Relationssymbole und Lzs Konstantensymbol ist. Sei A eine σ-Struktur mit ˙ A), in der A die Menge der Studierenden ist A := (A, Ḟ A , İ A , Ṁ A , Ḃ A , Lzs ˙ A den Langzeitstudenten aus A bezeichnet, also die Person aus A, und Lzs die schon am längsten studiert. Außerdem gilt für alle x und y aus A: (x, y ) ∈ Ḟ A ⇐⇒ x und y sind miteinander befreundet x ∈ İ A ⇐⇒ x studiert Informatik x∈ Ṁ A ⇐⇒ x studiert Mathematik x∈ Ḃ A ⇐⇒ x studiert Bioinformatik Beachten Sie, dass Ḟ A eine symmetrische Relation darstellt und niemand mit sich selbst befreundet ist. iv. Jeder Studierende der Bioinformatik ist mit einem Studierenden der Bioinformatik befreundet. Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 5 / 17 Aufgabe 4 (a)(ii) ˙ eine Signatur, wobei Ḟ ein 2-stelliges Sei σ := {Ḟ , İ , Ṁ, Ḃ, Lzs} ˙ ein Relationssymbol, İ , Ṁ, Ḃ jeweils 1-stellige Relationssymbole und Lzs Konstantensymbol ist. Sei A eine σ-Struktur mit ˙ A), in der A die Menge der Studierenden ist A := (A, Ḟ A , İ A , Ṁ A , Ḃ A , Lzs A ˙ den Langzeitstudenten aus A bezeichnet, also die Person aus A, und Lzs die schon am längsten studiert. Außerdem gilt für alle x und y aus A: (x, y ) ∈ Ḟ A ⇐⇒ x und y sind miteinander befreundet x ∈ İ A ⇐⇒ x studiert Informatik x∈ Ṁ A ⇐⇒ x studiert Mathematik x∈ Ḃ A ⇐⇒ x studiert Bioinformatik Beachten Sie, dass Ḟ A eine symmetrische Relation darstellt und niemand mit sich selbst befreundet ist. i. ∃x ¬ İ (x) ∨ Ṁ(x) ∨ Ḃ(x) Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 6 / 17 Aufgabe 4 (a)(ii) ˙ eine Signatur, wobei Ḟ ein 2-stelliges Sei σ := {Ḟ , İ , Ṁ, Ḃ, Lzs} ˙ ein Relationssymbol, İ , Ṁ, Ḃ jeweils 1-stellige Relationssymbole und Lzs Konstantensymbol ist. Sei A eine σ-Struktur mit ˙ A), in der A die Menge der Studierenden ist A := (A, Ḟ A , İ A , Ṁ A , Ḃ A , Lzs A ˙ den Langzeitstudenten aus A bezeichnet, also die Person aus A, und Lzs die schon am längsten studiert. Außerdem gilt für alle x und y aus A: (x, y ) ∈ Ḟ A ⇐⇒ x und y sind miteinander befreundet x ∈ İ A ⇐⇒ x studiert Informatik x∈ Ṁ A ⇐⇒ x studiert Mathematik x∈ Ḃ A ⇐⇒ x studiert Bioinformatik Beachten Sie, dass Ḟ A eine symmetrische Relation darstellt und niemand mit sich selbst befreundet ist. ii. ∀x∀y Ṁ(x) ∧ Ḃ(y ) → ¬Ḟ (x, y ) Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 7 / 17 Aufgabe 4 (a)(ii) ˙ eine Signatur, wobei Ḟ ein 2-stelliges Sei σ := {Ḟ , İ , Ṁ, Ḃ, Lzs} ˙ ein Relationssymbol, İ , Ṁ, Ḃ jeweils 1-stellige Relationssymbole und Lzs Konstantensymbol ist. Sei A eine σ-Struktur mit ˙ A), in der A die Menge der Studierenden ist A := (A, Ḟ A , İ A , Ṁ A , Ḃ A , Lzs A ˙ den Langzeitstudenten aus A bezeichnet, also die Person aus A, und Lzs die schon am längsten studiert. Außerdem gilt für alle x und y aus A: (x, y ) ∈ Ḟ A ⇐⇒ x und y sind miteinander befreundet x ∈ İ A ⇐⇒ x studiert Informatik x∈ Ṁ A ⇐⇒ x studiert Mathematik x∈ Ḃ A ⇐⇒ x studiert Bioinformatik Beachten Sie, dass Ḟ A eine symmetrische Relation darstellt und niemand mit sich selbst befreundet ist. iii. ∃x∀y Ḟ (x, y ) ∨ x =y ˙ ∨ ∃z Ḟ (x, z) ∧ Ḟ (z, y ) Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 8 / 17 Aufgabe 4 (b) Seriendatenbank ASerien ˙ Tabelle Deutsch : Serie The Big Bang Theory The Big Bang Theory The Big Bang Theory The Big Bang Theory The Big Bang Theory The Big Bang Theory The Big Bang Theory Die Simpsons Die Simpsons Die Simpsons Mord mit Aussicht Mord mit Aussicht Mord mit Aussicht Folge 1 2 3 4 5 6 25 7 435 508 1 11 15 Help-Desk Diskrete Modellierung () Titel Penny und die Physiker Chaos-Theorie Erregungsfaktor: Nul Die Leuchtfisch-Idee Die andere Seite der Krawatte Das Mittelerde-Paradigma Schere, Stein, Spock Vorsicht, wilder Homer Auf der Jagd nach dem Juwel von Springfield How I Wet Your Mother Ausgerechnet Eifel Tödlicher Lehrstoff Terror in Hengasch Logik erster Stufe February 20, 2013 9 / 17 Aufgabe 4 (b) Seriendatenbank ASerien ˙ Tabelle Englisch : Serie The Big Bang Theory The Big Bang Theory The Big Bang Theory The Big Bang Theory The Big Bang Theory The Big Bang Theory The Big Bang Theory The Simpsons The Simpsons The Simpsons Prison Break Help-Desk Diskrete Modellierung () Folge 1 2 3 4 5 6 25 508 435 430 12 Titel Pilot The Big Bran Hypothesis The Fuzzy Boots Corollary The Luminous Fish Effect The Hamburger Postulate The Middle Earth Paradigm The Lizard-Spock Expansion How I Wet Your Mother Gone Maggie Gone The Burns and the Bees Odd Man Out Logik erster Stufe February 20, 2013 10 / 17 Aufgabe 4 (b) Seriendatenbank ASerien ˙ Tabelle Übersetzung Originaltitel The Big Bang Theory Prison Break The Simpsons Home Improvement Help-Desk Diskrete Modellierung () : Deutscher Titel The Big Bang Theory Prison Break Die Simpsons Hör mal wer da hämmert Logik erster Stufe February 20, 2013 11 / 17 Aufgabe 4 (b) Seriendatenbank Welche der folgenden Anfragen lassen sich als FO[σSerien ]-Formel beschreiben, welche nicht? 1 Geben Sie alle w ∈ ASCII ∗ bis auf “How I Met Your Mother” aus. Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 12 / 17 Aufgabe 4 (b) Seriendatenbank Welche der folgenden Anfragen lassen sich als FO[σSerien ]-Formel beschreiben, welche nicht? 1 2 Geben Sie alle w ∈ ASCII ∗ bis auf “How I Met Your Mother” aus. Geben Sie alle “Prison Break” Folgen aus, deren Folgennummer größer als 50 sind. Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 12 / 17 Aufgabe 4 (b) Seriendatenbank Welche der folgenden Anfragen lassen sich als FO[σSerien ]-Formel beschreiben, welche nicht? 1 Geben Sie alle w ∈ ASCII ∗ bis auf “How I Met Your Mother” aus. 2 Geben Sie alle “Prison Break” Folgen aus, deren Folgennummer größer als 50 sind. 3 Geben Sie alle Serien aus, die exakt 26 Episoden haben, die in der Datenbank eingetragen sind. Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 12 / 17 Aufgabe 4 (c) Welche der folgenden Aussagen sind korrekt, welche nicht? 1 ∀xϕ ≡ ¬∃x¬ϕ Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 13 / 17 Aufgabe 4 (c) Welche der folgenden Aussagen sind korrekt, welche nicht? 1 2 ∀xϕ ≡ ¬∃x¬ϕ ∀xϕ |= ∃xϕ Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 13 / 17 Aufgabe 4 (c) Welche der folgenden Aussagen sind korrekt, welche nicht? 1 2 3 ∀xϕ ≡ ¬∃x¬ϕ ∀xϕ |= ∃xϕ ∃x(ϕ ∧ ψ) |= (∃xϕ ∧ ∃xψ) Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 13 / 17 Aufgabe 4 (c) Welche der folgenden Aussagen sind korrekt, welche nicht? 1 2 3 4 ∀xϕ ≡ ¬∃x¬ϕ ∀xϕ |= ∃xϕ ∃x(ϕ ∧ ψ) |= (∃xϕ ∧ ∃xψ) (∃xϕ ∧ ∃xψ) |= ∃x(ϕ ∧ ψ) Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 13 / 17 Aufgabe 4 (c) Welche der folgenden Aussagen sind korrekt, welche nicht? 1 2 3 4 5 ∀xϕ ≡ ¬∃x¬ϕ ∀xϕ |= ∃xϕ ∃x(ϕ ∧ ψ) |= (∃xϕ ∧ ∃xψ) (∃xϕ ∧ ∃xψ) |= ∃x(ϕ ∧ ψ) (∃xϕ ∧ ∃xψ) ≡ ∃x(ϕ ∧ ψ) Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 13 / 17 Aufgabe 4 (c) Welche der folgenden Aussagen sind korrekt, welche nicht? 1 2 3 4 5 6 ∀xϕ ≡ ¬∃x¬ϕ ∀xϕ |= ∃xϕ ∃x(ϕ ∧ ψ) |= (∃xϕ ∧ ∃xψ) (∃xϕ ∧ ∃xψ) |= ∃x(ϕ ∧ ψ) (∃xϕ ∧ ∃xψ) ≡ ∃x(ϕ ∧ ψ) (∀xϕ ∧ ∀xψ) ≡ ∀x(ϕ ∧ ψ) Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 13 / 17 Aufgabe 4 (c) Welche der folgenden Aussagen sind korrekt, welche nicht? 1 2 3 4 5 6 ∀xϕ ≡ ¬∃x¬ϕ ∀xϕ |= ∃xϕ ∃x(ϕ ∧ ψ) |= (∃xϕ ∧ ∃xψ) (∃xϕ ∧ ∃xψ) |= ∃x(ϕ ∧ ψ) (∃xϕ ∧ ∃xψ) ≡ ∃x(ϕ ∧ ψ) (∀xϕ ∧ ∀xψ) ≡ ∀x(ϕ ∧ ψ) Help-Desk Diskrete Modellierung () 7 Logik erster Stufe ∃xϕ |= ∀xϕ February 20, 2013 13 / 17 Aufgabe 4 (c) Welche der folgenden Aussagen sind korrekt, welche nicht? 1 2 3 4 5 6 ∀xϕ ≡ ¬∃x¬ϕ ∀xϕ |= ∃xϕ ∃x(ϕ ∧ ψ) |= (∃xϕ ∧ ∃xψ) (∃xϕ ∧ ∃xψ) |= ∃x(ϕ ∧ ψ) (∃xϕ ∧ ∃xψ) ≡ ∃x(ϕ ∧ ψ) (∀xϕ ∧ ∀xψ) ≡ ∀x(ϕ ∧ ψ) Help-Desk Diskrete Modellierung () 7 ∃xϕ |= ∀xϕ 8 ∀xϕ |= ∃xϕ Logik erster Stufe February 20, 2013 13 / 17 Aufgabe 4 (c) Welche der folgenden Aussagen sind korrekt, welche nicht? 1 2 3 4 5 6 ∀xϕ ≡ ¬∃x¬ϕ ∀xϕ |= ∃xϕ ∃x(ϕ ∧ ψ) |= (∃xϕ ∧ ∃xψ) (∃xϕ ∧ ∃xψ) |= ∃x(ϕ ∧ ψ) (∃xϕ ∧ ∃xψ) ≡ ∃x(ϕ ∧ ψ) (∀xϕ ∧ ∀xψ) ≡ ∀x(ϕ ∧ ψ) Help-Desk Diskrete Modellierung () 7 ∃xϕ |= ∀xϕ 8 ∀xϕ |= ∃xϕ 9 ∀x(ϕ ∨ ψ) |= (∀xϕ ∨ ∀xψ) Logik erster Stufe February 20, 2013 13 / 17 Aufgabe 4 (c) Welche der folgenden Aussagen sind korrekt, welche nicht? 1 2 3 4 5 6 ∀xϕ ≡ ¬∃x¬ϕ ∀xϕ |= ∃xϕ ∃x(ϕ ∧ ψ) |= (∃xϕ ∧ ∃xψ) (∃xϕ ∧ ∃xψ) |= ∃x(ϕ ∧ ψ) (∃xϕ ∧ ∃xψ) ≡ ∃x(ϕ ∧ ψ) (∀xϕ ∧ ∀xψ) ≡ ∀x(ϕ ∧ ψ) Help-Desk Diskrete Modellierung () 7 ∃xϕ |= ∀xϕ 8 ∀xϕ |= ∃xϕ 9 ∀x(ϕ ∨ ψ) |= (∀xϕ ∨ ∀xψ) 10 (∀xϕ ∨ ∀xψ) |= ∀x(ϕ ∨ ψ) Logik erster Stufe February 20, 2013 13 / 17 Aufgabe 4 (c) Welche der folgenden Aussagen sind korrekt, welche nicht? 1 2 3 4 5 6 ∀xϕ ≡ ¬∃x¬ϕ ∀xϕ |= ∃xϕ ∃x(ϕ ∧ ψ) |= (∃xϕ ∧ ∃xψ) (∃xϕ ∧ ∃xψ) |= ∃x(ϕ ∧ ψ) (∃xϕ ∧ ∃xψ) ≡ ∃x(ϕ ∧ ψ) (∀xϕ ∧ ∀xψ) ≡ ∀x(ϕ ∧ ψ) Help-Desk Diskrete Modellierung () 7 ∃xϕ |= ∀xϕ 8 ∀xϕ |= ∃xϕ 9 ∀x(ϕ ∨ ψ) |= (∀xϕ ∨ ∀xψ) 10 (∀xϕ ∨ ∀xψ) |= ∀x(ϕ ∨ ψ) 11 (∀xϕ ∨ ∀xψ) ≡ ∀x(ϕ ∨ ψ) Logik erster Stufe February 20, 2013 13 / 17 Aufgabe 4 (d) (i) Betrachten Sie die beiden σGraph -Strukturen A = (A, Ė A ) und B = (A, Ė B ), die durch die beiden Graphen in der nebenstehenden Abbildung repräsentiert werden. Geben Sie einen FO[σGraph ]-Satz ϕ an, so dass A |= ϕ und B |= ¬ϕ gilt. a a A: B: d b Help-Desk Diskrete Modellierung () d c b Logik erster Stufe c February 20, 2013 14 / 17 Aufgabe 4 (d) (ii) Geben Sie für die FO[σGraph ]-Formel ϕ(x) := ∀y ∀z ¬y =z ˙ ∧ Ė (y , z) → Ė (y , x) ∧ Ė (x, z) eine σGraph -Struktur A und zwei Interpretationen I1 = (A, β1 ) und I2 = (A, β2 ) an, so dass I1 |= ϕ und I2 |= ¬ϕ gilt. Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 15 / 17 Aufgabe 4 (d) (iii) Sei σ = {Ė } eine Signatur mit einem 2-stelligen Relationssymbol Ė . Betrachten Sie die beiden σ-Strukturen A = (A, Ė A ) und B = (A, Ė B ), die durch die beiden folgenden Graphen repräsentiert werden. a a A: B: d b d c b c Geben Sie einen FO[σ]-Satz ϕ an, so dass A |= ϕ und B |= ¬ϕ gilt. Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 16 / 17 Aufgabe 4 (d) (iv) Geben Sie für die σGraph -Formel ϕ(x) := ∀y ∃z (Ė (y , x) → Ė (x, z)) ∨ x =y ˙ eine Struktur A und zwei Interpretationen I1 = (A, β1 ) und I2 = (A, β2 ) an, so dass I1 |= ϕ und I2 |= ¬ϕ gilt. Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 17 / 17 Aufgabe 4 (d) (v) Für welche der folgenden Grapheneigenschaften gibt es einen FO[σGraph ]-Satz ϕ, sodass für alle σGraph -Strukturen A gilt: A |= ϕ ⇔ A hat die Grapheigenschaft 1 Der Graph A besitzt einen Hamilton-Kreis der Länge 4. Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 18 / 17 Aufgabe 4 (d) (v) Für welche der folgenden Grapheneigenschaften gibt es einen FO[σGraph ]-Satz ϕ, sodass für alle σGraph -Strukturen A gilt: A |= ϕ ⇔ A hat die Grapheigenschaft 1 Der Graph A besitzt einen Hamilton-Kreis der Länge 4. 2 Der Graph A besitzt einen Hamilton-Kreis. Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 18 / 17 Aufgabe 4 (d) (v) Für welche der folgenden Grapheneigenschaften gibt es einen FO[σGraph ]-Satz ϕ, sodass für alle σGraph -Strukturen A gilt: A |= ϕ ⇔ A hat die Grapheigenschaft 1 Der Graph A besitzt einen Hamilton-Kreis der Länge 4. 2 Der Graph A besitzt einen Hamilton-Kreis. 3 Der Graph A besitzt einen Euler-Weg. Help-Desk Diskrete Modellierung () Logik erster Stufe February 20, 2013 18 / 17