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Dieser Artikel erlautert den mathematischen Begriff Zu weiteren Bedeutungen siehe Term Begriffsklarung In der Mathematik ist ein Term eine sinnvolle Kombination aus Zahlen Variablen Symbolen fur mathematische Verknupfungen und Klammern Ausgangspunkt sind die atomaren Terme zu denen alle Zahlen Konstanten und Variablen gehoren Terme konnen als die syntaktisch korrekt gebildeten Worter oder Wortgruppen in der formalen Sprache der Mathematik gesehen werden In der Praxis wird der Begriff haufig benutzt um uber einzelne Bestandteile einer Formel oder eines grosseren Terms zu reden So kann man bspw fur die lineare Funktion f x m x b displaystyle f x mx b von einem linearen Term m x displaystyle mx und einem konstanten Term b displaystyle b reden Inhaltsverzeichnis 1 Umgangssprachliche Erklarung 2 Formale Definition 2 1 Anmerkungen 2 2 Beispiel 3 Anwendungen 4 Algebraische Umformungen 5 Abgrenzung zum Ausdruck 5 1 Ausdrucke 5 2 Beispiel 6 Terme in vielsortiger Logik 7 Ausdrucke in vielsortiger Logik 8 Termauswertung 9 Gultigkeit von Ausdrucken 10 Einzelnachweise und Anmerkungen 11 Literatur 12 WeblinksUmgangssprachliche Erklarung BearbeitenDer Begriff Term wird umgangssprachlich fur alles verwendet das eine Bedeutung tragt Im engeren Sinn sind mathematische Gebilde gemeint die man prinzipiell ausrechnen kann zumindest wenn man den darin enthaltenen Variablen Werte zugewiesen hat So ist zum Beispiel x y 2 displaystyle x y 2 nbsp ein Term denn weist man den darin enthaltenen Variablen x displaystyle x nbsp und y displaystyle y nbsp jeweils einen Wert zu so erhalt auch der Term einen Wert Statt Zahlen konnen hier auch andere mathematische Objekte in Betracht kommen 1 so ist etwa p 1 p 2 p 3 displaystyle p 1 vee neg p 2 wedge p 3 nbsp ein Term der einen Wert erhalt wenn man den booleschen Variablen p 1 p 2 p 3 displaystyle p 1 p 2 p 3 nbsp einen Wahrheitswert zuordnet 2 Im Normalfall einsortige Logik nimmt die genaue mathematische Definition allerdings keinen Bezug auf die moglichen Wertzuweisungen wie unten ausgefuhrt wird Grob kann man sagen dass ein Term eine Seite einer Gleichung oder Relation z B einer Ungleichung ist Die Gleichung oder Relation selbst ist kein Term sie besteht aus Termen Mit Termen konnen ublicherweise folgende Operationen ausgefuhrt werden ausrechnen dabei lost man Klammern von innen nach aussen auf 2 3 2 5 2 25 displaystyle 2 3 2 5 2 25 nbsp nach bestimmten Rechenregeln umformen x y 2 x 2 2 x y y 2 displaystyle x y 2 x 2 2xy y 2 nbsp durch Anwendung des Distributivgesetzes und einiger anderer erlaubter Regeln miteinander vergleichen falls Relationen fur die passenden Typen definiert sind 2 x y x 2 y 2 displaystyle 2xy leq x 2 y 2 nbsp ineinander einsetzen oft wird ein Term anstelle einer Variable eines anderen Terms eingesetzt Eine spezielle Form der Einsetzung ist die Substitution bei der ein Term mit Variablen durch einen anderen Term mit Variablen meist eine einzelne Variable ersetzt wird x y 2 displaystyle x y 2 nbsp entsteht aus z 2 displaystyle z 2 nbsp durch Ersetzung von z displaystyle z nbsp durch x y displaystyle x y nbsp Haufig werden Terme oder Teilterme nach ihrer inhaltlichen Bedeutung benannt Im Term 1 2 m v 2 m g h displaystyle tfrac 1 2 mv 2 mgh nbsp der in der Physik die mechanische Energie eines Massenpunktes beschreibt nennt man den ersten Summanden kinetischen Energie und den zweiten potentiellen Energie Oft werden auch charakteristische Eigenschaften zur Benennung herangezogen So ist mit dem quadratischen Term in x 3 7 x 2 2 x 1 displaystyle x 3 7x 2 2x 1 nbsp der Teilterm 7 x 2 displaystyle 7x 2 nbsp gemeint weil dies der Teilterm ist der die Variable x displaystyle x nbsp in quadrierter Form enthalt Formale Definition BearbeitenDie genaue mathematische Definition eines Terms wie sie in der mathematischen Logik gegeben wird benennt Regeln nach denen Terme aufgebaut werden Ein Term ist dann jeder Ausdruck der durch Anwendung solcher Regeln entsteht 3 4 Jedes Variablensymbol v displaystyle v nbsp ist ein Term Jedes Konstantensymbol c displaystyle c nbsp ist ein Term Ist f displaystyle f nbsp ein k displaystyle k nbsp stelliges Funktionssymbol und sind t 1 t k displaystyle t 1 dotsc t k nbsp Terme so ist f t 1 t k displaystyle f t 1 dotsc t k nbsp ein Term Die Menge aller Terme zu einer gegebenen Signatur S displaystyle boldsymbol S nbsp und Variablenmenge V displaystyle mathcal V nbsp sei T S V displaystyle boldsymbol mathcal T boldsymbol S mathcal V nbsp fur Terme ohne Variablen V displaystyle mathcal V emptyset nbsp einfach T S displaystyle boldsymbol mathcal T boldsymbol S nbsp Durch die Funktionssymbole werden Verknupfungen verschiedener Stelligkeit zwischen den Elementen von T S V displaystyle boldsymbol mathcal T boldsymbol S mathcal V nbsp bzw T S displaystyle boldsymbol mathcal T boldsymbol S nbsp induziert mit denen diese Mengen von Zeichenketten selbst zu einer algebraischen Struktur der Termalgebra bzw Grundtermalgebra werden Siehe auch Elementare Sprache Terme Logische Formeln Anmerkungen Bearbeiten Betrachtet man die mit bezeichnete Addition ist nach obiger formaler Definition x y displaystyle x y nbsp ein Term x y displaystyle x y nbsp hingegen nicht Trotzdem zieht man die leichter lesbare Form x y displaystyle x y nbsp vor letzteres ist eine alternative vorteilhafte Schreibweise fur den korrekten Term x y displaystyle x y nbsp Demnach ist die Zeichenkette x y displaystyle x y nbsp ein Name fur einen Term das heisst ein metasprachlicher Ausdruck fur einen Term Solange klar ist dass man solche Zeichenketten jederzeit in die formal korrekte Schreibweise zuruckubersetzen konnte wenn man das wollte entstehen hier keine Schwierigkeiten Manche Funktionen beispielsweise die Potenzfunktion Multiplikation mit Variablen werden statt durch ein eigenes Funktionssymbol durch Positionierung der Terme zueinander dargestellt beispielsweise x y displaystyle x y nbsp oder x y displaystyle xy nbsp Bei verschachtelten Klammersetzungen werden manchmal auch und eingesetzt um die Zusammengehorigkeit der Klammern deutlicher zu machen z B 2 x y 2 displaystyle 2 x y 2 nbsp Es gibt auch klammerfreie Notationen wie etwa die polnische Notation diese sind in der Regel aber nicht so leicht zu lesen Die dritte obige Definitionszeile lautet in dieser Notation vergleiche Pradikatenlogik erster Stufe Terme o Ist f displaystyle f nbsp ein k stelliges Funktionssymbol und sind t 1 t k displaystyle t 1 dotsc t k nbsp Terme so ist f t 1 t k displaystyle ft 1 dotsc t k nbsp ein Term dd Gelegentlich werden die Konstanten als nullstellige Funktionen subsumiert was sich besonders naturlich in der klammerfreien Notation darstellt Von einem moglichen Einsetzen von Werten in die Variablen wie es in der obigen umgangssprachlichen Beschreibung vorkam ist hier gar nicht die Rede Term ist hier ein rein syntaktischer Begriff denn er muss nur gewissen Aufbauregeln genugen Terme erhalten im Nachhinein eine semantische Bedeutung indem man die moglichen Werte von Variablen in sogenannten Modellen einschrankt Die Terme x y 2 displaystyle x y 2 nbsp und x 2 2 x y y 2 displaystyle x 2 2xy y 2 nbsp sind zunachst als Zeichenketten verschieden Betrachtet man diese Terme aber im Modell der reellen Zahlen so zeigt sich dass sie stets dieselben Werte annehmen Die Termgleichheit x y 2 x 2 2 x y y 2 displaystyle x y 2 x 2 2xy y 2 nbsp ist dann so zu verstehen dass Gleichheit fur alle x y R displaystyle x y in mathbb R nbsp besteht Fur andere Modelle kann das durchaus falsch sein wie zum Beispiel fur die Menge der 2 2 displaystyle 2 times 2 nbsp Matrizen Die hier wiedergegebene Definition umfasst keine Terme mit gebundenen Variablen wie etwa vielgliedrige Summen i 1 n i 2 displaystyle sum i 1 n i 2 nbsp Integrale a b sin k t d t displaystyle int a b sin k cdot t dt nbsp oder Grenzwerte lim n 2 n 3 n displaystyle lim n to infty 2 cdot n 3 n nbsp Da bei der Einbindung von Quantoren in Ausdrucke s u ebenfalls gebundene Variablen vorkommen gibt dies ein Beispiel wie das geschehen konnte 5 Wie bei den Ausdrucken wird man dann Terme ohne freie Variablen als geschlossen bezeichnen Ihre Wertzuweisung hangt dann nicht von der Variablenbelegung s u Termauswertung ab 6 Neuerdings gewinnt die Baumdarstellung von Termen zunehmend an Bedeutung Eine ausfuhrliche Darstellung findet sich bei Kleine Buning 2015 7 Beispiel Bearbeiten x y 4 displaystyle tfrac xy 4 nbsp ist ein Term denn x displaystyle x nbsp und y displaystyle y nbsp sind Terme als Variablen 4 displaystyle 4 nbsp ist ein Term als Konstante x y displaystyle xy nbsp ist ein Term multipliziere x y displaystyle operatorname multipliziere x y nbsp x y 4 displaystyle tfrac xy 4 nbsp ist ein Term Das Divisionssymbol ist der Bruchstrich displaystyle nbsp gleich wie x y 4 displaystyle xy 4 nbsp dividiere multipliziere x y 4 displaystyle operatorname dividiere operatorname multipliziere x y 4 nbsp Anwendungen BearbeitenBildet man einen Term mit Variablen so beabsichtigt man in Anwendungen haufig ein Ersetzen dieser Variablen durch bestimmte Werte die einer gewissen Grundmenge bzw Definitionsmenge entstammen Zum Begriff des Terms selbst ist die Angabe einer solchen Menge nach obiger formaler Definition nicht erforderlich Man interessiert sich dann nicht mehr fur den abstrakten Term sondern fur eine durch diesen Term definierte Funktion in einem bestimmten Modell So lautet eine Faustformel zum Ausrechnen des Anhalteweges Bremsweg plus Reaktionsweg eines Autos in Metern x 10 2 x 10 3 displaystyle left tfrac x 10 right 2 left tfrac x 10 cdot 3 right nbsp Diese Zeichenkette ist ein Term Wir beabsichtigen fur x displaystyle x nbsp die Geschwindigkeit des Autos in km pro Stunde einzusetzen um den Wert den der Term dann annimmt als Bremsweg in Metern zu verwenden Wenn ein Auto zum Beispiel 160 km h fahrt liefert die Formel 160 10 2 160 10 3 displaystyle left tfrac 160 10 right 2 left tfrac 160 10 cdot 3 right nbsp einen Anhalteweg von 304 m Wir verwenden den Term hier zur Definition der Zuordnungsvorschrift einer Funktion f R 0 R 0 displaystyle f colon mathbb R 0 to mathbb R 0 nbsp x x 10 2 x 10 3 displaystyle x mapsto left tfrac x 10 right 2 left tfrac x 10 cdot 3 right nbsp Terme selbst sind weder wahr noch falsch und haben auch keine Werte Erst in einem Modell das heisst mit Angabe einer Grundmenge fur die auftretenden Variablen konnen Terme Werte annehmen Algebraische Umformungen BearbeitenLange komplizierte Terme konnen oft vereinfacht werden indem man auf sie Rechenregeln anwendet die den Wert des Terms unverandert lassen beispielsweise das Kommutativgesetz Assoziativgesetz oder Distributivgesetz x y x y displaystyle x y x y nbsp Ausmultiplizieren x 2 x y y x y 2 displaystyle x 2 xy yx y 2 nbsp Kommutativgesetz anwenden x 2 y 2 displaystyle x 2 y 2 nbsp Der Begriff des Terms sieht gemass obiger Definition solche Umformungen nicht vor es handelt sich jeweils um verschiedene Terme Mit diesen algebraischen Umformungen ist stets gemeint dass sich die Werte die ein Term bei Wahl einer bestimmten Grundmenge annehmen kann durch diese Umformungen nicht andern Das hangt von der Grundmenge ab So sind obige Umformungen nur in solchen Grundmengen korrekt in denen die verwendeten Gesetze wie zum Beispiel das Kommutativgesetz gelten Solche algebraischen Umformungen werden trotzdem Termumformungen genannt da man nach in der vereinbarten Grundmenge geltenden Regeln von einem Term zu einem anderen ubergeht ohne dessen mogliche Werte zu andern Es werden damit folgende Ziele verfolgt Vereinfachung von Termen Aufpumpen von Termen zur Erzeugung gewunschter Strukturen wie zum Beispiel bei der quadratischen Erganzung Herauspraparieren gewunschter Teilterme wie zum Beispiel bei der Cardanischen Formel u v 3 u 3 v 3 3 u v u v displaystyle u v 3 u 3 v 3 3uv u v nbsp Abgrenzung zum Ausdruck BearbeitenAusdrucke Bearbeiten Ein Ausdruck 8 ist wie ein Term eine formale Zeichenkette ihr Aufbau ist gemass einer Logik definiert z B der Pradikatenlogik In der Pradikatenlogik erster Stufe mit Gleichheit definiert man 9 10 Sind t 1 t 2 displaystyle t 1 t 2 nbsp Terme so ist t 1 t 2 displaystyle t 1 t 2 nbsp ein Ausdruck Sind t 1 t k displaystyle t 1 dotsc t k nbsp Terme und ist R displaystyle R nbsp ein k displaystyle k nbsp stelliges Relationssymbol so ist R t 1 t k displaystyle Rt 1 dotso t k nbsp ein Ausdruck Sind f displaystyle varphi nbsp und ps displaystyle psi nbsp Ausdrucke so sind auch f ps displaystyle varphi land psi nbsp f ps displaystyle varphi lor psi nbsp f ps displaystyle varphi rightarrow psi nbsp f ps displaystyle varphi leftrightarrow psi nbsp x f displaystyle exists x varphi nbsp und x f displaystyle forall x varphi nbsp Ausdrucke 11 Damit kann man durch mehrfache Anwendung dieser Bildungsgesetze beliebig komplizierte Ausdrucke aufbauen Nach dieser Definition kann man Terme grob als das beschreiben was auf einer Seite einer Gleichung stehen oder in eine Relation eingesetzt werden kann Terme sind genau diese Bestandteile von Ausdrucken Die genaue Definition des Ausdrucks hangt von der betrachteten Logik ab in der Pradikatenlogik zweiter Stufe nimmt man beispielsweise noch das Einsetzen von Termen in Relationsvariablen und Quantifizierungen uber Relationen hinzu Beispiel Bearbeiten Zur Beschreibung der reellen Zahlen benutzt man fur die Multiplikation das Verknupfungszeichen displaystyle cdot nbsp und fur die Ungleichung das Relationssymbol displaystyle leq nbsp ferner Konstanten wie 0 1 2 Sind x y displaystyle x y nbsp Variablen so sind definitionsgemass auch x x displaystyle x cdot x nbsp die Konstante 0 und y displaystyle y nbsp Terme Nach Definition des Ausdrucks sind x x y displaystyle x cdot x y nbsp und 0 y displaystyle 0 leq y nbsp Ausdrucke denn die erste Zeichenkette ist die Gleichheit zweier Terme die zweite ist eine Relation in die zwei Terme eingesetzt wurden Damit ist auch 0 y x x x y displaystyle 0 leq y rightarrow exists x x cdot x y nbsp ein Ausdruck und schliesslich y 0 y x x x y displaystyle forall y 0 leq y rightarrow exists x x cdot x y nbsp Dieser Ausdruck ist im Modell der reellen Zahlen wahr Es ist wichtig zu verstehen dass obiger Aufbau des Ausdrucks kein Beweis ist es handelt sich lediglich um die Bildung einer Zeichenkette nach gewissen Regeln Wahr oder falsch kann eine damit einhergehende Aussage erst in einem Modell sein dort kann sie gegebenenfalls bewiesen werden Obige Aussage ist im Modell der rationalen Zahlen bekanntlich falsch denn die rationale Zahl y 2 displaystyle y 2 nbsp ist 0 displaystyle geq 0 nbsp aber es gibt keine rationale Zahl x displaystyle x nbsp die x x y displaystyle x cdot x y nbsp erfullt Terme in vielsortiger Logik Bearbeiten Hauptartikel Sortenlogik Terme in vielsortiger Logik Bei der Betrachtung heterogener Strukturen wie zum Beispiel Vektorraumen teilt man die Objekte gerne in verschiedene Sorten ein bei Vektorraumen etwa Vektoren und Skalare Die auftretenden Terme sind dann nach diesen Sorten zu unterscheiden Als weitere Komponenten der Theorie kommt daher zunachst eine Menge T displaystyle T nbsp von Sortenbezeichnern hinzu Durch die vielsortige Signatur S displaystyle boldsymbol S nbsp wird den Symbolen nicht nur eine einfache Stelligkeitszahl zugeordnet sondern bei Relationen und Funktionen eine Sequenz Tupel von Argumentsorten und bei Konstanten und Funktionen eine Wertsorte Bezuglich der Variablensorten finden sich in der Literatur im Wesentlichen zwei Vorgehensweisen 12 Es wird eine einzige Variablenmenge V displaystyle mathcal V nbsp vorgesehen Eine ggf nur partielle Abbildung n V T displaystyle nu mathcal V not to T nbsp die Variablenbezeichnern eine Sorte zuordnet heisst Variablendeklaration 13 eine Variable aus dem Definitionsbereich der Variablendeklaration heisst deklariert Bei der Interpretation kann diese im Skopus Wirkungsbereich des jeweiligen Quantors ersetzt werden durch eine lokale Variante lokal modifizierte Variablendeklaration 14 Andere Autoren grenzen dagegen die Symbolmengen fur die Variablen verschiedener Sorten streng voneinander ab und benutzen jeweils fur jede Sorte eine eigene Menge an Variablensymbolen Die Variablen werden z B durch einen Sortenindex gekennzeichnet Die Zuweisung n displaystyle nu nbsp einer Sorte zu einer Variablen ist fest und wird nicht lokal modifiziert 15 Eine spezielle Bedeutung kommt wenn vorhanden der Sorte der logischen Wahrheitswerte false true displaystyle operatorname false operatorname true nbsp zu sie sei hier mit logical displaystyle operatorname logical nbsp bezeichnet Relationen konnen entsprechend ihrer charakteristischen Funktion als Pradikate aufgefasst werden 16 Insbesondere entsprechen nullstellige Relationen logischen Konstanten so wie nullstellige Funktionen einer Bildsorte den Konstanten dieser Sorte entsprechen 17 Bei der rekursiven Definition der Terme wird auf deren Sortigkeit Bezug genommen um die in der Einleitung angesprochenen syntaktischen Eigenschaften zu erzielen Falsche Sortenbeziehungen erscheinen als Syntaxfehler Ausdrucke in vielsortiger Logik Bearbeiten Hauptartikel Sortenlogik Ausdrucke in vielsortiger Logik Ahnlich wie vielsortige Terme werden bei gegebener vielsortiger Signatur die Sorten der Argumente und Bildwerte berucksichtigt Die rekursive Definition zunachst atomarer und dann allgemeiner Formeln Ausdrucke erfolgt nach dieser Massgabe Falsche Sortenzuweisungen werden daher als Syntaxfehler ausgewiesen Im Fall flexibler Variablendeklaration ist zu beachten dass im Skopus Geltungsbereich der Quantoren lokal modifizierte Variablendeklarationen zum Tragen kommen Auf diese Weise konnen in diesem Fall dieselben Variablen fur unterschiedliche Sorten genutzt werden Fur den Fall dass eine Variable x displaystyle x nbsp bereits ausserhalb der Quantoren deklariert ist d h wenn x displaystyle x nbsp bereits im ursprunglichen Definitionsbereich der Deklaration n displaystyle nu nbsp enthalten ist wird diese lokal uberschrieben 18 Termauswertung BearbeitenSei gegeben eine S displaystyle boldsymbol S nbsp Struktur A displaystyle mathcal A nbsp mit Interpretationsfunktion a displaystyle alpha nbsp V displaystyle mathcal V nbsp der Vorrat an Variablennamen Im vielsortigen Fall sei zusatzlich gegeben eine Variablendeklaration mittels einer ggf nur partiellen Abbildung n V T displaystyle nu mathcal V not to T nbsp Sei nun gegeben eine Variablenbelegung auch Variablenzuweisung 19 b displaystyle beta nbsp Im einsortigen Fall ist das eine eventuell nur partielle Abbildung b V A displaystyle beta mathcal V not to A nbsp im vielsortigen Fall sei fur jede Variable x displaystyle x nbsp das Bild sofern zugewiesen ein Element des Wertebereichs der deklarierten Sorte b x A n x displaystyle beta x in A nu x nbsp Durch die Variablenbelegung b displaystyle beta nbsp wird den Termen t displaystyle t nbsp ein Wert t displaystyle t nbsp zugeordnet wie folgt 20 21 22 x b x displaystyle color blue x color black beta color blue x color black nbsp fur Variablen x V displaystyle color blue x color black in mathcal V nbsp f t 1 t n a f t 1 t n displaystyle color blue f t 1 dots t n color black alpha color blue f color black color blue t 1 color black dots color blue t n color black nbsp fur ein Funktionssymbol f displaystyle color blue f color black nbsp der Stelligkeit n s f displaystyle n sigma color blue f color black nbsp Zeichen und Zeichenketten uber dem Gesamtalphabet sind oben zur Verdeutlichung blau hervorgehoben Auf der linken Seite steht die Auswertung eines Terms also einer Zeichenkette endliche Folge von Symbolen Auf der rechten Seite wird eine Funktion Verknupfung a f displaystyle alpha f nbsp angewendet auf ihre Argumente t 1 t 2 displaystyle t 1 t 2 dots nbsp Konstanten lassen sich als nullstellige Funktionen auffassen explizit ist c a c displaystyle c alpha c nbsp fur Konstanten c displaystyle c nbsp Die Abbildung displaystyle nbsp wird Termauswertung oder Termzuweisung genannt Im vielsortigen Fall ergibt die Auswertung eines Terms t displaystyle t nbsp der nicht logischen Sorte s displaystyle s nbsp ein Objekt Element des Wertebereichs A s a s displaystyle A s alpha s nbsp Die Termauswertung ist eine mit der Funktionsinterpretation a F displaystyle alpha mathcal F nbsp vertragliche Fortsetzung der Variablenbelegung b displaystyle beta nbsp und der Konstanteninterpretation a C displaystyle alpha mathcal C nbsp Eine Termauswertung displaystyle nbsp ist durch zwei Parameter festgelegt die Interpretationsfunktion a displaystyle alpha nbsp steht fur die Struktur und die Variablenbelegung b displaystyle beta nbsp Unter der Voraussetzung dass die Wertebereiche A s displaystyle A s nbsp paarweise disjunkt sind sind die Sorten s n x displaystyle s nu x nbsp der belegten Variablen x displaystyle x nbsp durch ihren Wert b x A s displaystyle beta x in A s nbsp eindeutig bestimmt so dass in diesem Fall die zusatzliche Angabe der Variablendeklaration nicht notig ist Man findet daher auch Notationen in der Art a b displaystyle alpha beta nbsp statt displaystyle nbsp 23 Gultigkeit von Ausdrucken BearbeitenSo wie sich Terme t displaystyle t nbsp bei gegebener Struktur ausgedruckt durch a displaystyle alpha nbsp und Variablenbelegung b displaystyle beta nbsp auf ihren Wert einer nichtlogischen Sorte s displaystyle s nbsp auswerten lassen lassen sich Ausdrucke f displaystyle varphi nbsp auf ihren logischen Wert auswerten Anstelle von f a b displaystyle varphi alpha beta nbsp ist fur diese Gultigkeit von Ausdrucken auch Wahrheitswert oder Formelzuweisung genannt die Notation a b f displaystyle alpha beta models varphi nbsp ublich Diese Gultigkeit wird implizit durch die folgenden Regeln definiert 24 25 26 27 a b x b x displaystyle alpha beta models color blue x color black Leftrightarrow beta color blue x color black nbsp ggf fur logische Variablen x V displaystyle color blue x color black in mathcal V nbsp 28 a b t 1 t 2 t 1 a b t 2 a b displaystyle alpha beta models color blue t 1 t 2 color black Leftrightarrow color blue t 1 color black alpha beta color red color black color blue t 2 color black alpha beta nbsp fur Terme t 1 t 2 displaystyle color blue t 1 color black color blue t 2 color black nbsp 29 a b R t 1 t k t 1 a b t k a b a R displaystyle alpha beta models color blue R t 1 dots t k color black Leftrightarrow color blue t 1 color black alpha beta dots color blue t k color black alpha beta in alpha color blue R color black nbsp fur ein Relationssymbol R displaystyle color blue R color black nbsp der Stelligkeit k s R displaystyle k sigma color blue R color black nbsp und Terme t 1 t k displaystyle color blue t 1 color black dots color blue t k color black nbsp insbesondere a b R ϵ a R a R a R displaystyle alpha beta models color blue R color black Leftrightarrow epsilon in alpha color blue R color black Leftrightarrow alpha color blue R color black neq emptyset Leftrightarrow alpha color blue R color black nbsp ggf fur logische Konstanten d h nullstellige Relationen 30 a b f a b f displaystyle alpha beta models color blue neg varphi color black Leftrightarrow color red neg color black alpha beta models color blue varphi color black nbsp fur Ausdrucke f displaystyle varphi nbsp a b f ps a b f a b ps displaystyle alpha beta models color blue varphi lor psi color black Leftrightarrow alpha beta models color blue varphi color black color red lor color black alpha beta models color blue psi color black nbsp fur Ausdrucke f ps displaystyle color blue varphi color black color blue psi color black nbsp a b f ps a b f a n ps displaystyle alpha beta models color blue varphi land psi color black Leftrightarrow alpha beta models color blue varphi color black color red land color black alpha nu models color blue psi color black nbsp a b f ps a b f a b ps displaystyle alpha beta models color blue varphi to psi color black Leftrightarrow alpha beta models color blue varphi color black color red to color black alpha beta models color blue psi color black nbsp a b f ps a b f a b ps displaystyle alpha beta models color blue varphi leftrightarrow psi color black Leftrightarrow alpha beta models color blue varphi color black color red leftrightarrow color black alpha beta models color blue psi color black nbsp a b x s f a A s a b x a f displaystyle alpha beta models color blue forall x s varphi color black Leftrightarrow color red forall color black a in A color blue s color black color red color black alpha beta langle x mapsto a rangle models color blue varphi nbsp wobei s T displaystyle color blue s color black in T nbsp eine Sorte x V displaystyle color blue x color black in mathcal V nbsp ein Variablensymbol und f displaystyle color blue varphi color black nbsp ein Ausdruck ist in dem die lokale Variable x displaystyle color blue x color black nbsp der Sorte s displaystyle color blue s color black nbsp vorkommt 31 a b x s f a A s a b x a f displaystyle alpha beta models color blue exists x s varphi color black Leftrightarrow color red exists color black a in A color blue s color black color red color black alpha beta langle x mapsto a rangle models color blue varphi nbsp wobei s displaystyle color blue s color black nbsp x displaystyle color blue x color black nbsp und f displaystyle color blue varphi color black nbsp wie zuvor 31 Zeichen und Zeichenketten uber dem Gesamtalphabet sind oben zur Verdeutlichung blau hervorgehoben insbesondere gehoren dazu die Junktoren und Quantoren auf der linken Seite Objektsprache Die rot markierten auf der rechten Seite sind Abkurzungen fur die logische Verknupfungen etc der gewohnliche Sprache Metasprache mit der der Sachverhalt dargestellt wird also fur und oder es gibt ein fur alle ist gleich etc 26 Zur Unterscheidung von den Quantorsymbolen displaystyle color blue forall color black dots color blue exists color black dots nbsp der Objektsprache konnten hier z B auch displaystyle color red textstyle bigwedge limits color black dots color black color red textstyle bigvee limits color black dots nbsp Verwendung finden Der Wahrheitswert von Satzen geschlossenen Ausdrucken d h ohne freie Variablen hangt nicht von der Variablenbelegung ab 32 In der Pradikatenlogik zweiter Stufe mit Relationsvariablen kommen noch zwei weitere Regeln hinzu in vielsortigen Normalfall sind das a b X t f R A t a b X R f displaystyle alpha beta models color blue forall X t varphi color black Leftrightarrow color red forall color black R subseteq textstyle prod A circ color blue t color black color red color black alpha beta langle X mapsto R rangle models color blue varphi nbsp wobei t T displaystyle color blue t color black in T nbsp der Argumenttyp ist X R displaystyle color blue X color black in mathcal R nbsp ein Relationsvariablensymbol und f displaystyle color blue varphi color black nbsp ein Ausdruck in dem die lokale Relationsvariable X displaystyle color blue X color black nbsp vom Typ t displaystyle color blue t nbsp vorkommt 33 a b X t f R A t a b X R f displaystyle alpha beta models color blue exists X t varphi color black Leftrightarrow color red exists color black R subseteq textstyle prod A circ color blue t color black color red color black alpha beta langle X mapsto R rangle models color blue varphi nbsp wobei t T displaystyle color blue t color black in T nbsp X displaystyle color blue X color black nbsp und f displaystyle color blue varphi color black nbsp wie zuvor 33 Im einsortigen Fall kann das kartesische Produkt der Tragermengen A t A t 1 A t k displaystyle textstyle prod A circ color blue t color black A color blue t 1 color black times dots A color blue t k color black nbsp zu A k displaystyle A k nbsp mit Stelligkeit k displaystyle k nbsp vereinfacht werden Meist werden Relationsvariablen mit fester Stelligkeit benutzt diese gerne als Index notiert andernfalls muss die Stelligkeit deklariert werden Fur die Stelligkeit k N 0 displaystyle k in mathbb N 0 nbsp wird dann eine symbolische Darstellung aus weiteren Zeichen i displaystyle color blue i nbsp benotigt mit a i k N 0 displaystyle alpha color blue i color black k in mathbb N 0 nbsp 34 der Aufwand ist daher gleich oder etwa gleich wie im mehrsortigen Fall Einzelnachweise und Anmerkungen Bearbeiten Siehe Abschnitt Terme in vielsortiger Logik Gemeint ist hier eine abstrakte Boolesche Algebra als Wertebereich Zum Spezialfall der Aussagenalgebra logische Terme versus Ausdrucke siehe die Abschnitte Ausdrucke und Ausdrucke in vielsortiger Logik W Vogler 2007 2008 S 3 Kruse Borgelt 2008 S 4 Dazu mussen diese Terme zunachst in eine lineare Form d h Zeichenketten ubergefuhrt werden Bei den Quantoren entspricht dies dem Ersetzen der Schreibweise mit den Symbolen displaystyle bigwedge dots bigvee dots nbsp ahnlich displaystyle sum dots prod dots nbsp durch displaystyle forall dots exists dots nbsp Weiteres s u Ausdrucke als quasi logische Terme Vgl R Letz 2004 S 10 Kleine Buning 2015 S 8 15 oder Formel Die Ausdrucke gemass Punkt 1 und 2 nennt man atomar W Vogler 2007 2008 S 5 f Eine Variable x V displaystyle x in mathcal V nbsp heisst gebunden in einem Ausdruck ps displaystyle psi nbsp wenn x displaystyle x nbsp unmittelbar auf den Quantor displaystyle exists forall dots nbsp folgt ansonsten wird x displaystyle x nbsp als freie Variable bezeichnet Variablen konnen im gleichen Ausdruck sowohl frei als auch lokal im Gultigkeitsbereich eines Quantors gebunden vorkommen Ein Ausdruck ohne freie Variablen heisst geschlossen oder ein Satz Siehe R Letz 2004 S 10 In der Pradikatenlogik zweiter Stufe besteht auch im einsortigen Fall bezuglich der Stelligkeit der Relationsvariablen ebenfalls diese beiden Moglichkeiten hier findet man meist die zweite Variante vor Stefan Brass 2005 S 54 Stefan Brass 2005 S 56 A Oberschelp 1990 Seite 9ff Siehe Relation Mathematik Relationen und Funktionen Erich Gradel 2009 S 1 Siehe Stefan Brass 2005 S 56 und S 66 68 sowie Ramharter Eder 2015 16 S 17 C Lutz 2010 S 8 Kruse Borgelt 2008 S 9 R Letz 2004 S 7 Der Autor benutzt die Notation u displaystyle u nbsp fur die Objekte Elemente der Wertebereiche der Sorten i displaystyle iota nbsp fur die Interpretationsfunktion a displaystyle alpha nbsp und A displaystyle mathcal A nbsp fur die Variablenbelegung b displaystyle beta nbsp Anstelle von b x a displaystyle beta langle x mapsto a rangle nbsp wird A x u displaystyle mathcal A x u nbsp notiert anstelle von a b displaystyle alpha beta nbsp fur die Termzuweisung heisst es i A displaystyle iota mathcal A nbsp Stefan Brass 2005 S 83 In der ordnungssortierten Logik englisch order sorted logic sind die den Sorten s T displaystyle s in T nbsp zugeordneten Wertebereiche A s displaystyle A s nbsp nicht notwendig disjunkt Stattdessen ist die Menge der Sorten T displaystyle T nbsp mit einer partiellen Ordnung displaystyle preceq nbsp versehen so dass fur alle Sorten s 1 s 2 displaystyle s 1 s 2 nbsp gilt Wenn s 1 s 2 displaystyle s 1 preceq s 2 nbsp dann A s 1 A s 2 displaystyle A s 1 subseteq A s 2 nbsp Jeder Konstanten Variablen und schliesslich jedem Term t displaystyle t nbsp der Sorte s displaystyle s nbsp wird eine Sortenmenge lt s gt r T s r displaystyle lt s gt r in T s preceq r nbsp Oberhalbmenge von s zugeordnet die alle Sorten r displaystyle r nbsp umfasst mit s r displaystyle s preceq r nbsp Terme t 1 t 2 displaystyle t 1 t 2 nbsp konnen dann kombiniert werden wenn die Schnittmenge der Wertebereiche ihrer Sorten der Wertebereich einer definierten Sorte r displaystyle r nbsp ist also insbesondere nicht leer ist Man schreibt dann r s 1 s 2 displaystyle r s 1 sqcap s 2 nbsp oder r s 1 s 2 displaystyle r s 1 cap s 2 nbsp Naheres siehe A Oberschelp 1989 Seite 11ff Diese Art von Logik ist Grundlage der Vererbung von Klassen Klassenhierarchie in der objektorientierten Programmierung Kruse Borgelt 2008 S 9 R Letz 2004 S 8 a b Stefan Brass 2005 S 84 88 Der Autor benutzt Wahrheitstabellen fur die hier farblich gekennzeichneten logischen Verknupfungen Vergleiche Gultigkeit in der Aussagenlogik mit n x logical displaystyle nu color blue x color black operatorname logical nbsp Gerne wird zur Unterscheidung als Gleichheitssymbol in der Objektsprache displaystyle color blue equiv nbsp statt displaystyle color blue nbsp benutzt mit ϵ displaystyle epsilon emptyset nbsp false true displaystyle emptyset operatorname false emptyset operatorname true nbsp a b b x a displaystyle beta langle x mapsto a rangle nbsp ist die lokal modifizierte Variablenbelegung x displaystyle x nbsp Variante entsprechend der lokal modifizierten Variablendeklaration n x s displaystyle nu langle x mapsto s rangle nbsp wegen a A s a s n x s x displaystyle a in A s alpha s nu langle x mapsto s rangle x nbsp R Letz 2004 S 10 a b b X R displaystyle beta langle X mapsto R rangle nbsp ist die lokal modifizierte Relationsvariablenbelegung X displaystyle X nbsp Variante entsprechend der lokal modifizierten Relationsvariablendeklaration n X t displaystyle nu langle X mapsto color blue t color black rangle nbsp wegen R A t A n X t X displaystyle R subseteq textstyle prod A circ color blue t color black textstyle prod A circ nu langle X mapsto t rangle X nbsp Zum Beispiel i k mal displaystyle color blue i color black underbrace color blue color black dots color blue color black k text mal nbsp Strichzahlung oder i S S S k mal O displaystyle color blue i color black underbrace color blue SS color black dots color blue S color black k text mal color blue O color black nbsp mit k i displaystyle k color blue i color black nbsp Lange von i displaystyle color blue i color black nbsp bzw O displaystyle color blue O nbsp Zeichen fur Null S displaystyle color blue S nbsp Zeichen fur Inkrement 1 bzw komplexer eine Binar oder Dezimaldarstellung Literatur BearbeitenErich Gradel Mathematische Logik Mathematische Grundlagen der Informatik SS 2009 RWTH Aachen S 129 cs uni dortmund de PDF Stefan Brass Mathematische Logik mit Datenbank Anwendungen Martin Luther Universitat Halle Wittenberg Institut fur Informatik Halle 2005 S 176 informatik uni halle de PDF W Vogler Logik fur Informatiker WS 2007 2008 Univ Augsburg Institut fur Informatik Augsburg S 49 informatik uni augsburg de PDF R Kruse C Borgelt Grundbegriffe der Pradikatenlogik Computational Intelligence Otto von Guericke Universitat Magdeburg 2008 S 14 cs ovgu de PDF Reinhold Letz Pradikatenlogik WS 2004 2005 Technische Universitat Munchen Fakultat fur Informatik Lehrstuhl Informatik IV Munchen S 47 ifi lmu de PDF Carsten Lutz Logik Vorlesung im Wintersemester 2010 Teil 4 Pradikatenlogik zweiter Stufe Universitat Bremen AG Theorie der kunstlichen Intelligenz 2010 S 65 informatik uni bremen de PDF Esther Ramharter Gunther Eder Pradikatenlogik zweiter Stufe WS 2015 2016 SE Modallogik und andere philosophisch relevante Logiken Universitat Wien S 22 univie ac at PDF Klaus Grue Object Oriented Mathematics Universitat Kopenhagen Department of Computer Science Datalogisk Institut 1995 S 21 diku dk PDF Generelle Maplet Notation ebenfalls eine Notation fur lokal modifizierte Variablendeklaration und belegung Arnold Oberschelp Order Sorted Predicate Logic Hrsg Karl Hans Blasius Ulrich Hedtstuck Claus Rainer Rollinger Lecture Notes in Computer Science LNCS Band 418 Sorts and Types in Artificial Intelligence Workshop Eringerfeld FRG April 24 26 1989 Proceedings Springer Verlag Berlin Heidelberg 1990 ISBN 3 540 52337 5 S 307 doi 10 1007 3 540 52337 6 H Kleine Buning Sorten und Terme Wintersemester 2015 Mod 05 Teil 1 Universitat Paderborn 2015 S 15 Weblinks Bearbeiten nbsp Wikibooks Mathe fur Nicht Freaks Termumformungen Lern und Lehrmaterialien nbsp Wiktionary Term Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme Ubersetzungen Termumformungen fur verschiedene Schularten und Klassenstufen z T mit didaktischen Hinweisen Landesbildungsserver Baden Wurttemberg Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Term amp oldid 235355582