MathLabs
Định lýĐã chứng minh

Sự tương ứng Curry–Howard

Phát biểu

Cho φ\varphi là công thức mệnh đề xây từ nguyên tử, ∧\wedge, và →\to, và cho AφA_\varphi là kiểu đơn thu được bằng cách dịch nguyên tử thành kiểu cơ sở, ∧\wedge thành tích ×\times, và →\to thành kiểu hàm →\to. Khi đó φ\varphi chứng minh được trong logic mệnh đề trực giác khi và chỉ khi AφA_\varphi có cư dân: tồn tại một hạng đóng tt với ⊢t:Aφ\vdash t : A_\varphi.

Vì sao đúng?

Đây là phát biểu chính xác đằng sau câu "trợ lý chứng minh chỉ là một trình kiểm tra kiểu": Coq, Agda, và Lean chấp nhận một chứng minh được máy kiểm tra của một định lý đúng khi chúng chấp nhận một hạng của kiểu tương ứng, và kiểm tra kiểu (khác với chứng minh định lý nói chung) là một thuật toán nhỏ, nhanh, máy móc, và rất đáng tin cậy.

Phác thảo chứng minh

(Chứng minh trở thành chương trình.) Bằng quy nạp theo dẫn xuất suy luận tự nhiên của ⊢φ\vdash \varphi. Nếu quy tắc cuối là dẫn nhập →\to, dẫn φ=ψ→χ\varphi=\psi\to\chi từ một chứng minh con của χ\chi dưới giả thiết ψ\psi: theo giả thiết quy nạp chứng minh con đó dịch thành hạng tt với x:Aψ⊢t:Aχx{:}A_\psi \vdash t : A_\chi (giả thiết trở thành biến tự do xx); khi đó λx:Aψ. t\lambda x{:}A_\psi.\,t đóng và có kiểu Aψ→Aχ=AφA_\psi\to A_\chi=A_\varphi. Nếu quy tắc cuối là loại bỏ →\to (modus ponens) từ ψ→χ\psi\to\chi và ψ\psi: theo giả thiết quy nạp ta có các hạng t1:Aψ→Aχt_1 : A_\psi\to A_\chi và t2:Aψt_2 : A_\psi; khi đó t1 t2:Aχt_1\,t_2 : A_\chi. Các quy tắc dẫn nhập ∧\wedge và loại bỏ ∧\wedge dịch đối xứng thành ghép cặp ⟨t1,t2⟩\langle t_1,t_2\rangle và hai phép chiếu. Mọi quy tắc của hệ chứng minh đều có quy tắc xây hạng tương ứng, nên quy nạp theo dẫn xuất cho ra một hạng đóng được định kiểu thuộc kiểu AφA_\varphi.

(Chương trình trở thành chứng minh.) Ngược lại, bằng quy nạp theo dẫn xuất kiểu ⊢t:A\vdash t : A. Mỗi quy tắc kiểu — biến, trừu tượng hóa, áp dụng, ghép cặp, phép chiếu — có đúng hình dạng cây như một quy tắc suy luận tự nhiên — giả thiết, dẫn nhập →\to, loại bỏ →\to, dẫn nhập ∧\wedge, loại bỏ ∧\wedge. Vậy lấy cùng cây dẫn xuất, xóa mọi hạng, và đọc mỗi kiểu như công thức nó dịch từ: đây chính xác là một chứng minh trực giác hợp lệ của φ\varphi (với A=AφA=A_\varphi).

Vì hai phép dịch (chứng minh →\to hạng, và hạng →\to chứng minh) là nghịch đảo cấu trúc của nhau trên các cây dẫn xuất — mỗi phép hoàn tác chính xác điều phép kia làm, quy tắc theo quy tắc — φ\varphi chứng minh được đúng khi AφA_\varphi có cư dân. ■\blacksquare

Chủ đề chứa định lý này

Chứng minh từng bước

Chưa có chứng minh từng bước cho định lý này.

Tài liệu tham khảo

  1. The Univalent Foundations Program (2013). Homotopy Type Theory: Univalent Foundations of Mathematics
  2. Wikipedia contributors (2024). Curry–Howard correspondence
  3. Wikipedia contributors (2024). Intuitionistic type theory