Interpretação (lógica)

Nota: Para outros significados de Interpretação, ver Interpretação (desambiguação).

Uma interpretação é uma atribuição de significado para os símbolos de uma Linguagem formal. Muitas linguagens formais usadas na Matemática, Lógica, e Ciência da computação teórica são definidas em termos sintáticos exclusivos, e assim, não tem nenhum significado até que lhes seja dada alguma interpretação. O estudo geral das interpretações de linguagens formais é chamado Semântica Formal.

As mais comumente estudadas lógicas formais são a Lógica proposicional, Lógica de predicados e seus análogos, e para estes existem formas padronizadas de apresentar uma interpretação. Nesses contextos, uma interpretação é uma função que provê a extensão de símbolos e cadeias de símbolos de uma linguagem-objeto. Por exemplo, uma função de interpretação pode tomar o predicado T (para "alto") e atribui-lo a extensão {a} (para "Abraham Lincoln"). Note que todas as nossas interpretações fazem a atribuição de {a} para a constante não-lógica T, e nem argumenta se T é para representar tall nem se 'a' para Abraham Lincoln. Nem as interpretações lógicas tem nada a dizer sobre conectivos lógicos como 'e', 'ou' e 'não'. Apesar de podermos tomar esses símbolos para certas coisas ou conceitos, isto não é determinado pela função de interpretação.

Uma interpretação frequentemente (mas não sempre) provê um modo de determinar os valores verdade de sentenças numa linguagem. Se uma dada interpretação atribui o valor Verdadeiro para uma sentença ou teoria, a interpretação é chamada estrutura daquela sentença ou teoria.

Linguagens Formais

Uma linguagem formal consistem numa coleção fixa de sentenças (também chamadas de palavras ou formulas, dependendo do contexto) compostas por um conjunto fixado de letras ou símbolos. O conjunto de onde essas letras são tomadas é chamado de alfabeto sobre o qual a linguagem é definida. A característica essencia de uma linguagem formal é que sua sintaxe pode ser definida sem referências a interpretação. Pode-se determinar que (P ou Q) é uma fórmula bem formada mesmo sem saber se ela é verdadeira ou falsa.

Para distinguir as cadeias de símbolos que estão em uma linguagem formal das cadeia de símbolos arbitrários, as cadeias que estão na linguagem formal são comumente chamados de fórmulas bem-formadas(fbf).

Exemplo Uma linguagem formal é definida com o alfabeto α = { , }. Uma palavra é declarada para ser em se ela começa com e é composta exclusivamente dos símbolos e .

Uma possível interpretação de atribuiria o dígito decimal '1' para e '0' para . Portanto denotariam 101 sobre essa interpretação de .

Constantes Lógicas Nos casos específicos da lógica proposicional e da lógica de predicados, as linguagens formais consideradas tem alfabetos que são divididos em dois grupos: símbolos lógicos (Constantes lógicas) e símbolos não-lógicos. A ideia por trás dessa terminologia é que símbolos lógicostem o mesmo significado, independentemente do assunto que está sendo estudado, enquanto símbolos não-lógicos mudam dependendo da área de investigação.

Constantes lógicas são sempre atribuídas para os mesmos significados por toda interpretação de tipo padrão, então apenas o significado de símbolos não-lógicos são trocados. Constantes lógicas incluem símbolos de quantificador ∀ e ∃, símbolos para Conectivos lógicos, parênteses e outros símbolos de agrupamento, e (na maioria dos casos) o símbolo de igualdade =.

Propriedades gerais de interpretações-verdade Muitas das interpretações comumente estudadas associam cada sentença numa linguagem formal com um único valor verdade, sendo Verdadeiro ou Falso. essas interpretações são chamadas valoração-verdade; elas incluem a usual interpretação da lógica proposicional e de primeira-ordem. As sentenças que são ditas verdadeiras por uma atribuição particular são ditas satisfatíveis por aquela atribuição.

Nenhuma sentença pode ser feita tanto verdadeira quanto falsa pela mesma interpretação, mas é possível que o valor verdade de uma mesma sentença possa ser diferente sobre diferentes interpretações. Uma sentença é consistente se é verdadeira sobre pelo menos uma interpretação; do contrário ela é inconsistente. Uma sentença φ é dita logicamente válida se ela é satisfeita por toda interpretação (se φ é satisfeita por toda interpretação que satisfaz ψ então φ é dita consequência lógica de ψ).

Interpretação de uma Teoria

Uma Interpretação de uma Teoria é a relação entre a teoria e algum assunto quando há várias-para-uma correspondencia entre certas declarações elementares da teoria, e certas declarações relacionadas ao assunto. Se toda declaração elementar na teoria tem um correspondente chamamos então de uma interpretação completa, do contrário, ela é chamada de interpretação parcial.Curry, Haskell, Foundations of Mathematical Logic p.48

Interpretações para a Lógica Proposicional A linguagem formal para a Lógica proposicional consistem em fórmulas criadas a partir de símbolos proposicionais (também chamados de símbolos sentenciais, variáveis sentenciais, e variáveis proposicionais) e conectivos lógicos. Os únicos Símbolo não lógicos numa linguagem formal da lógica proposicional são os símbolos proposicionais, que são frequentemente denotados por letras maiúsculas. Para tornar a linguagem formal precisa, um conjunto especificado de símbolos proposicionais deve ser fixado.

O tipo padrão de interpretação nesse grupo é a função que mapeia cada símbolo proposicional para um dos valores verdades verdadeiro e falso. Essa função é conhecida como uma atribuição de valor ou valoração. Em várias apresentações, ela é literalmente um valor verdade atribuído, mas algumas outras apresentações atribuem :en:truthbearers no lugar.

Para uma linguagem com n variáveis proposicionais distintas existem 2n possíveis interpretações distintas. Para cada variável particular a, por exemplo, existem 21=2 interpretações possíveis: 1) a é atribuído T, ou 2) a é atribuído F. Para o par a, b existem 22=4 possíveis interpretações: 1) a ambos é atribuído T, 2) a ambos é atribuído F, 3) a é atribuído T e b é atribuído F, ou 4) a é atribuído F e b é atribuído T.

Dada qualquer atribuição verdade para um conjunto de símbolos proposicionais, existe uma única extensão para uma interpretação para todas as formulas proposicionais derivadas daquelas variáveis. Essa interpretação estendida é definida indutivamente, usando a tabela verdade dos conectivos lógicos mostrada anteriormente.

Lógica de Primeira-Ordem Diferente da lógica proposicional, onde cada linguagem é a mesma independente de uma escolha de um conjunto diferente de variáveis proposicionais, existem várias linguagens de primeira-ordem diferentes. Cada linguagem de primeira-ordem é definida por uma assinatura. A assinatura consiste de um conjunto de símbolos não-lógicos e uma identificação de cada um desses símbolos como um símbolo de constante, ou um símbolo de predicado. No caso de funções e símbolos de predicado, uma Aridade também é atribuída. O alfabeto para a linguagem formal consiste de constantes lógicas, a relação de igualdade =, todos os símbolos da assinatura, e um conjunto adicional infinito de símbolos conhecidos como variáveis.

Novamente, devemos definir uma linguagem de primeira-ordem L, consistindo dos símbolos individuais a, b, e c; símbolos de predicado F,G, H, I e J; variáveis x,y,z; letras de não-símbolos; símbolos não sentenciais.

Linguagens formais para lógica de primeira-ordem Dada a assinatura σ, a linguagem formal correspondente é conhecida como o conjunto de σ-formulas. Cada σ-formula é construída a partir das fórmulas atômicas pelos significados dos conectivos lógicos; fórmulas atômicas são construídas a partir de termos utilizando símbolos de predicados. A definição formal do conjunto de σ-formulas prossegue em outra direção: primeiro, termos são montados a partir de símbolos de constantes e funções unidos variáveis. Então, termos podem ser combinados em fórmulas atômicas utilizando um símbolo de predicado da assinatura ou o símbolo de predicado da igualdade "=" (ver a sessão "Interpretando Igualdade" abaixo). Finalmente, as formulas da linguagem são montadas de fórmulas atômicas utilizando conectivos lógicos e quantificadores.

Interpretações de uma linguagem formal em lógica de primeira-ordem Para atribuir significado a todas as sentenças de uma linguagem de primeira ordem, a seguinte informação é necessária: Um domínioAs vezes chamado de "universo" D, normalmente requerido que não seja vazio (ver adiante). Para cada símbolo de constante, um elemento de D como sua interpretação. Para cada símbolo de função n-ária, uma função n-ária de D para D como sua interpretação (isto é, a função Dn → D). Para cada símbolo de predicado n-ário, uma relação n-ária em D como sua interpretação (isto é, um subconjunto de Dn). Um objeto contendo essa informação é conhecido como uma estrutura (de assinatura σ, ou σ-estrutura, ou L-estrutura), ou como um modelo.

As informações especificadas na interpretação fornecem informações suficientes para dar um valor de verdade a qualquer fórmula atômica, depois de cada uma de suas variáveis livres, se possuir alguma, deve ter sido substituída por um elemento do domínio. O valor de verdade de uma sentença arbitrária é então definido indutivamente usando o :en:T-schema, que é uma definição da semântica de primeira-ordem desenvolvido por Alfred Tarski. O T-schema interpreta os conectivos lógicos, utilizando tabelas verdade, como discutido acima.Assim, por exemplo, é satisfeita se e somente se ambos φ e ψ são satisfeitos.

Isso deixa a questão de como interpretar as fórmulas da forma e . O domínio constitui o alcance para esses quantificadores. A ideia é de que a sentença é verdadeira sob uma interpretação exatamente quando cada substituição de φ(x), onde x é substituído por algum elemento do domínio, está satisfeito. A fórmula é satisfeita se existe, pelo menos, um elemento d do domínio tal que φ(d) é satisfeito.

Estritamente falando, um exemplo de substituição, tais como a fórmula φ(d)mencionado acima não é uma fórmula na linguagem formal original φ, porque d é um elemento do domínio. Há duas maneiras de lidar com este problema técnico. O primeiro é para passar para um idioma maior, no qual cada elemento do domínio é denominado por um símbolo constante. O segundo é adicionar a interpretação a uma função que atribui cada variável para um elemento do domínio. Em seguida, a T-esquema pode quantificar sobre as variações da interpretação original em que esta função atribuição de variável é alterada, em vez de quantificar sobre casos de substituição.

Alguns autores também admitem propositional variables em logica de primeira-ordem, que deve também ser interpretada. Uma variável proposicional pode ficar como sua própria fórmula atômica. A interpretação de uma variável proposicional é um dos dois valores de verdade verdadeiro e falso.Porque as interpretações de primeira-ordem descritas aqui são definidas em teoria de conjuntos, elas não associam cada símbolo de predicado com uma propriedade A extensão de uma propriedade (também chamado de atributo) é um conjunto de individuais, então uma propriedade é uma relação unária. E.g. As propriedades "amarelo" e "primo" são relações unárias.(or relação), mas preferencialmente com a extensão daquela propriedade (ou relação). Em outras palavras, essas interpretações de primeira-ordem são extensionais veja também Extension (predicate logic) não intensional.

Exemplo de uma interpretação de primeira-ordem Um exemplo de interpretação da linguagem L descrita abaixo como se segue. Domínio: Um tabuleiro de xadrez Constantes: a: O rei branco b: A rainha preta c: o pião branco da frente do rei F(x): x é uma peça G(x): x é um pião H(x): x é preto I(x): x é branco J(x, y): x pode capturar y

Na interpretação de L: São sentenças verdadeiras: F(a), G(c), H(b), I(a) J(b, c), São sentenças falsas: J(a, c), G(a).