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定理証明済み

ゲーデルの完全性定理

内容

一階述語論理において、命題 φ\varphi が公理の集合 Σ\Sigma から導出可能である(Σ⊢φ\Sigma\vdash\varphi)ことと、φ\varphi が Σ\Sigma のすべてのモデルで真である(Σ⊨φ\Sigma\models\varphi)ことは同値である。

なぜ正しいのか?

完全性定理は、一階の証明体系が何も取りこぼさないことを示す。すなわち、公理を満たすあらゆる構造で真であることは、有限の形式的証明によって実際に導出できる。これは、(後に発見される)不完全性定理と対をなす肯定的な結果である。不完全性定理は一階の証明可能性一般ではなく、算術のための特定の固定された公理系が何を証明できるかについて述べている。

証明の概略

無矛盾な一階命題の集合はすべてモデルを持つことを示す(ヘンキンの構成法)。すべての存在命題に対する「証拠」となる新しい定数記号で言語を拡張し、これらの証拠を用いて理論を極大無矛盾集合へと拡張し、得られた構文的データから直接に項モデルを構成する。これにより完全性が従う。Σ⊬φ\Sigma\nvdash\varphi ならば Σ∪{¬φ}\Sigma\cup\{\neg\varphi\} は無矛盾なので、φ\varphi が偽となるモデルが存在し、Σ⊭φ\Sigma\not\models\varphi となる。

証明者

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ステップごとの証明

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参考文献

  1. Kurt Gödel (1930). Die Vollständigkeit der Axiome des logischen Funktionenkalküls · DOI:10.1007/BF01696781
  2. Herbert B. Enderton (2001). A Mathematical Introduction to Logic · DOI:10.1016/C2009-0-22107-6