Предикатов

Утверждение 2.В ИПΣ выполнимы все эквивалентности ИВ из теоремы 3.

Утверждение 3. Пусть φ, ψ – формулы ИПΣ переменная x не является свободной переменной формулы ψ, переменная у не является свободной переменной формулы φ. Тогда

1) ¬ xφ≡ x¬φ, 1΄) ¬ xφ≡ x¬φ,

2) x(φ∧ψ)≡ xφ∧ψ, 2΄) x(φ∨ψ)≡ xφ∨ψ,

3) x(φ∨ψ)≡ xφ∨ψ, 3΄) x(φ∧ψ)≡ xφ∧ψ,

4) xφ≡ x(φ) 4΄) xφ≡ x(φ)

Доказательство.Докажем эквивалентность 1). Построим квазивывод формулы ¬ xφ→ x¬φ из Ø:

1) φ→ xφ (схема аксиом 12);

2) ¬ xφ→¬φ (к п.1 применили свойство контрапозиции);

3) ¬ xφ→ x¬φ (к п.2 применили правило вывода 2).
Построим квазивывод формулы x¬φ→¬ xφ из Ø:

1) x¬φ→¬φ (схема аксиом 11);

2) ¬¬φ→¬ x¬φ ( к п.1 применили свойство контрапозиции);

3) φ→¬¬φ (тавтология);

4) φ→¬ x¬φ (к пп.3 и 2 применили свойство транзитивности);

5) xφ→¬ x¬φ (к п. 4 применили правило вывода 3);

6) ¬¬ x¬φ→¬ xφ ( к п.5 применили свойство контрапозиции);

7) x¬φ→¬¬ x¬φ (тавтология);

8) x¬φ→¬ xφ (к пп.7 и 6 применили свойство транзитивности).

Докажем эквивалентность 3΄). Построим квазивывод формулы

x(φ∧ψ)→ xφ∧ψ из Ø:

1) x(φ∧ψ)→φ∧ψ (схема аксиом 11);

2) φ∧ψ→φ (схема аксиом 3);

3) x(φ∧ψ)→φ (к пп.1 и 2 применили свойство транзитивности);

4) x(φ∧ψ)→ xφ (к п.3 применили правило вывода 2);

5) φ∧ψ→ψ (схема аксиом 4);

6) x(φ∧ψ)→ψ (к пп.1 и 5 применили свойство транзитивности);

7) ( x(φ∧ψ)→ xφ)→(( x(φ∧ψ)→ψ)→( x(φ∧ψ)→ xφ∧ψ)) (схема аксиом 5);

8) ( x(φ∧ψ)→ψ)→( x(φ∧ψ)→ xφ∧ψ) (к пп. 4 и 7 применили правило вывода 1);

9) x(φ∧ψ)→xφ∧ψ (к пп. 6 и 8 применили правило вывода 1).

Построим квазивывод формулы xφ∧ψ→ x(φ∧ψ) из Ø:

1. xφ∧ψ→ xφ (схема аксиом 3);

2. xφ→φ (схема аксиом 11);

3. xφ∧ψ→φ (к пп. 1 и 2 применили свойство транзитивности);

4. xφ∧ψ→ψ (схема аксиом 4);

5. ( xφ∧ψ→φ)→(( xφ∧ψ→ψ)→( xφ∧ψ→φ∧ψ)) (схема аксиом 5);

6. ( xφ∧ψ→ψ)→( xφ∧ψ→φ∧ψ) (к пп. 3 и 5 применили правило вывода 1);

7. xφ∧ψ→φ∧ψ (к пп. 4 и 5 применили правило вывода 1);

8. xφ∧ψ→ x(φ∧ψ) (к п. 6 применили правило вывода 2).

Теорема 2(о замене). Пусть φ ‑ формула ИПΣ, ψ ‑ ее подформула, φ' получается из φ заменой некоторого вхождения ψ на формулу ψ' ИПΣ и ψ≡ψ'. Тогда φ≡φ'.

Теорема 3. Для любой формулы φ ИПΣ существует ПНФ ψ, эквивалентная в ИПΣ формуле φ.