(01)
排中律や二重否定の除去と等価な命題のひとつで、変なものとして、パースの法則があります。
任意の命題P, Qについて、
((P→Q)→P)→P
が成り立つ
『「PならばQ」ならばP』ならばP
なんか、パズルのような命題ですね。
(排中律、二重否定の除去、パースの法則 - Qiita)
然るに、
(02)
5 原始的規則あるい導出された規則を、既に証明されたどのような連式あるいは定理とでも、ともに用いて、証明せよ。
5 Using primitive or derived rules, together with any sequents or theorems already proved, prove;
(c)├((P→Q)→P)→P
(E.J.レモン、論理学初歩、竹尾治一郎・浅野楢英 訳、1973年、80頁と、原文)
cf.
ただし、「E.J.レモン、論理学初歩」には、「練習問題の解答」は、載ってゐません。
然るに、
(03)
(ⅰ)
1 (1) (P→ Q)→P A
1 (2) ~(P→ Q)∨P 1含意の定義
3 (3) ~(P→ Q) A
4 (4) ~P∨ Q A
4 (5) P→ Q 3含意の定義
34 (6) ~(P→ Q)&
(P→ Q) 5&I
3 (7)~(~P∨ Q) 46RAA
3 (8) P&~Q 7ド・モルガンの法則
3 (9) P 8&I
ア(ア) P A
1 (イ) P 239アア∨E
(ウ) ((P→Q)→P)→P 1イCP
(〃)((PならばQ)ならばP)ならばP。
(ⅱ)
(1) ~P∨P TI(排中律)
2 (2) ~P A
2 (3) ~P∨Q 2∨I
2 (4) P→Q 2含意の定義
2 (5) (P→Q)&~P 24&I
2 (6)~(~(P→Q)∨ P) 5ド・モルガンの法則
9 (7) (P→Q)→ P A
9 (8) ~(P→Q)∨ P 7含意の定義
49 (9)~(~(P→Q)∨ P)&
(~(P→Q)∨ P) 68&I
4 (ア) ~((P→Q)→ P) 79RAA
4 (イ) ~((P→Q)→ P)∨P ア∨I
ウ(ウ) P A
ウ(エ) ~((P→Q)→ P)∨P ウ∨I
(オ) ~((P→Q)→ P)∨P 12イウエ∨E
(カ) ((P→Q)→ P)→P オ含意の定義
(〃) ((PならばQ)ならばPならば)Pである。
(ⅲ)
1 (1) (P→ Q)→P A
2 (2) ~(P&~Q) A
3 (3) P A
4 (4) ~Q A
34 (5) P&~Q 34&I
234 (6) ~(P&~Q)&
(P&~Q) 25&I
23 (7) ~~Q 46RAA
23 (8) Q 7DN
2 (9) P→ Q 38CP
(ア) ~(P&~Q)→(P→Q) 29CP
イ (イ) ~(P&~Q) A
1 イ (ウ) (P→Q) アイMPP
1 イ (エ) P 1ウMPP
1 (オ) ~(P&~Q)→ P イエCP
カ (カ) ~(P&~Q)&~P A
カ (キ) ~(P&~Q) カ&E
1 カ (ク) P オキMPP
カ (ケ) ~P カ&E
1 カ (コ) P&~P クケ&I
1 (サ)~~(P&~Q) カコDN
1 (シ) (P&~Q)∨ P サ∨I
ス (ス) P&~Q A
ス (セ) P ス&E
ソ(ソ) P A
1 (タ) P シスセソソ∨E
(チ)((P→Q)→P)→P 1タCP
(〃)((PならばQ)ならばPならば)Pである。
従って、
(01)(02)(03)により、
(04)
「パースの法則」の「証明」は、
(ⅰ)12行の「計算」
(ⅱ)15行の「計算」
(ⅲ)26行の「計算」
による、少なくとも、「3通りの証明」が有ることになる。
然るに、
(05)
今の場合は、
5 原始的規則あるい導出された規則を、既に証明されたどのような連式あるいは定理とでも、ともに用いて、証明せよ。
5 Using primitive or derived rules, together with any sequents or theorems already proved, prove;
5 兎に角にも、「証明せよ」。
(c)├((P→Q)→P)→P
といふ「出題」であったものの、
5 原始的規則のみによって証明せよ
5 Prove by primitive rules alone:
といふことであれば、
① 仮定(A)
② 前件肯定(MPP)
③ 後件否定(MTT)
④ 二重否定(DN)
⑤ 条件法的証明(CP)
⑥ 連言導入(&I)
⑦ 連言除去(&E)
⑧ 選言導入(∨I)
⑨ 選言除去(∨E)
⑩ 背理法(RAA)
⑪ 含意の定義
⑫ ド・モルガンの法則
から、
⑪ 含意の定義
⑫ ド・モルガンの法則
といふ「定理(Theorems)」が除かれるため、
(ⅰ)12行の「計算」は、「含意の定義・ド・モルガンの法則」を、計3回、使ってゐる。
(ⅱ)15行の「計算」は、「含意の定義・ド・モルガンの法則」を、計4回、使ってゐる。
(ⅲ)26行の「計算」は、「含意の定義・ド・モルガンの法則」を、1度も使ってゐない。
といふことから、
(ⅲ)26行の「計算」だけが、「正解」である。
従って、
(05)により、
(06)
5 次の連式を、原始的規則のみによって証明せよ
5 Prove the following sequent by primitive rules alone:
(c)├((P→Q)→P)→P
といふことであれば、3つの中では、
(ⅲ)
1 (1) (P→ Q)→P A
2 (2) ~(P&~Q) A
3 (3) P A
4 (4) ~Q A
34 (5) P&~Q 34&I
234 (6) ~(P&~Q)&
(P&~Q) 25&I
23 (7) ~~Q 46RAA
23 (8) Q 7DN
2 (9) P→ Q 38CP
(ア) ~(P&~Q)→(P→Q) 29CP
イ (イ) ~(P&~Q) A
1 イ (ウ) (P→Q) アイMPP
1 イ (エ) P 1ウMPP
1 (オ) ~(P&~Q)→ P イエCP
カ (カ) ~(P&~Q)&~P A
カ (キ) ~(P&~Q) カ&E
1 カ (ク) P オキMPP
カ (ケ) ~P カ&E
1 カ (コ) P&~P クケ&I
1 (サ)~~(P&~Q) カコDN
1 (シ) (P&~Q)∨ P サ∨I
ス (ス) P&~Q A
ス (セ) P ス&E
ソ(ソ) P A
1 (タ) P シスセソソ∨E
(チ)((P→Q)→P)→P 1タCP
(〃)((PならばQ)ならばPならば)Pである。
だけが「正解」であって、「他の2つ」は、「含意の定義・ド・モルガンの法則」を「計算」の中で、「証明」する分、どの途、(ⅲ)よりも、「長く」なる。