분지 유형 이론

논리학에서 분지 유형 이론(分枝類型理論, 영어: ramified type theory, 약자 RTT) 또는 복잡 유형 이론(複雜類型理論)은 단순 유형 이론보다 더 세분된 유형을 사용하는 논리 체계이다.[1][2]:Chapter 2

정의 편집

다음과 같은 데이터가 주어졌다고 하자. (여기서  음이 아닌 정수의 집합이다.)

  • 최대 원소를 갖지 않는 가산 무한 정렬 전순서 집합  . 그 원소를 변수(變數, 영어: variable)라고 한다.
  • 집합  . 그 원소를 개체(個體, 영어: individual)라고 한다.
  • 집합  함수  . 각  에 대하여,  의 원소를  항 관계( 項關係, 영어:  -ary relation)라고 한다.

그렇다면,  에 대한 분지 유형 이론은 다음과 같다.

분지 유형 편집

분지 유형 이론에서 사용되는 분지 유형(分枝類型, 영어: ramified type)과 이들의 차수(次數, 영어: order)는 다음과 같다.

  •  은 0차 분지 유형이다.
  •  차 분지 유형   및 자연수  에 대하여,   차 분지 유형이다.

이들 가운데, 술어적 분지 유형(述語的分枝類型, 영어: predicative ramified type)은 다음과 같다.

  •  은 술어적 분지 유형이다.
  •  차 술어적 분지 유형  에 대하여,  는 술어적 분지 유형이다. ( 일 경우,  은 술어적 분지 유형이다.)

술어적 분지 유형은 차수를 생략한 채   으로 쓸 수 있다.

분지 유형 이론의 문맥(文脈, 영어: context)은 유한 개의 변수의 집합과 분지 유형의 집합 사이의 함수이다. 문맥은 변수  와 분지 유형  순서쌍  들의 유한 집합으로 여길 수 있다. 이 경우, 문맥  정의역(定義域, 영어: domain)은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

 

논리식 편집

분지 유형 이론의 유사 논리식(類似論理式, 영어: pseudoformula)은 다음과 같다.

  •  항 관계   및 변수 또는 개체  에 대하여,  은 유사 논리식이다.
    •  일 경우 유사 논리식  은 0항 관계  와 구분되어야 한다. 분지 유형 이론에서  항 관계는 유사 논리식이 아니다.
  • 변수   및 유한 개의 변수 또는 개체 또는 유사 논리식  에 대하여,  는 유사 논리식이다.
    •  일 경우 유사 논리식  은 변수  와 구분되어야 한다. 분지 유형 이론에서 변수나 개체는 유사 논리식이 아니다.
  • 유사 논리식  에 대하여,   는 유사 논리식이다.
  • 유사 논리식   및 그 자유 변수   및 분지 유형  에 대하여,  는 유사 논리식이다.

유사 논리식의 집합을  라고 하자. 또한 각 유사 논리식  에 대하여,    속에 등장하는 모든 변수의 집합이라고 하고,

 

 의 모든 자유 변수라고 하자.

문맥  에서 개체 또는 유사 논리식  가 분지 유형  를 갖는다는 것은  로 표기하며, 다음과 같이 재귀적으로 정의된다. (여기서   를 뜻한다.)

  • 개체  에 대하여,  이다.
  •  항 관계   및 개체  에 대하여,  이다.
  • (논리 연산) 문맥   및 유사 논리식   및 분지 유형  에 대하여, 만약  이며,  이며,  라면,
     
     
    이다.
  • (한정) 문맥   및 유사 논리식    및 분지 유형  에 대하여, 만약  라면,
     
    이다.
  • (매개 변수에 대한 추상화) 문맥   및 유사 논리식   및 그 개체이거나 유사 논리식인 매개 변수   및 분지 유형   및 변수  에 대하여, 만약  이며  이라면,
     
    이다. 여기서   에 등장하는  와 αΓ-동치인 각 매개 변수   로 대체하여 얻는 유사 논리식이다. (《수학 원리》에서 이는  가 술어적 분지 유형인 경우로 제한된다.)
  • (논리식에 대한 추상화) 문맥   및 유사 논리식   및 분지 유형   및 변수  에 대하여, 만약  이라면,
     
    이다. (이 경우 반드시  임을 보일 수 있다.) (《수학 원리》에서 이는  가 술어적 분지 유형인 경우로 제한된다.)
  • (치환) 문맥   및 자유 변수를 갖는 유사 논리식   및 개체 또는 유사 논리식   및 분지 유형  에 대하여, 만약  이며,  라면,
     
    이다. (이 경우  는 반드시 정의됨을 보일 수 있다.)
  • (약화) 문맥   및 유사 논리식   및 분지 유형  에 대하여, 만약  이며,  라면,  이다.
  • (순열) 문맥   및 유사 논리식    및 분지 유형   및 변수  에 대하여, 만약  라면,
     
    이다.

주어진 문맥 속에서, 유사 논리식의 분지 유형은 존재하지 않을 수 있으나, 만약 존재한다면 이는 유일하다. 주어진 유사 논리식은 서로 다른 문맥 속에서 서로 다른 분지 유형을 가질 수 있다. 유사 논리식  에 대하여,  인 문맥   가 존재한다면,  논리식(論理式, 영어: formula)이라고 한다.

연산 편집

자유 변수, 매개 변수, 재귀 매개 변수 편집

분지 유형 이론의 각 유사 논리식  자유 변수(自由變數, 영어: free variable)의 집합  , 매개 변수(媒介變數, 영어: parameter)의 집합  , 재귀 매개 변수(再歸媒介變數, 영어: recursive parameter)의 집합  은 다음과 같이 재귀적으로 정의된다. (매개 변수와 재귀 매개 변수는 이름과 달리 변수가 아닐 수 있다.)

  •  항 관계   및 변수 또는 개체  에 대하여,
     
     
     
  • 변수   및 유한 개의 변수 또는 개체 또는 유사 논리식  에 대하여,
     
     
     
  • 유사 논리식  에 대하여,
     
     
     
     
     
     
  • 유사 논리식   및 그 자유 변수  에 대하여,
     
     
     

치환 편집

변수 또는 개체 또는 유사 논리식   및 서로 다른 변수  에 대하여,

 

이라고 하자.

유사 논리식   및 변수 또는 개체 또는 유사 논리식   및 서로 다른 변수  에 대하여, 치환 실례(置換實例, 영어: substitutional instance)  는 다음과 같이 재귀적으로 정의된다.

  •  항 관계   및 변수 또는 개체   및 서로 다른 변수  에 대하여,
     
  • 변수   및 및 변수 또는 개체 또는 유사 논리식   및 서로 다른 변수  에 대하여,
     
  • 유사 논리식   및 변수 또는 개체 또는 유사 논리식   및 서로 다른 변수  에 대하여,
     
     
  • 유사 논리식   및 그 자유 변수   및 분지 유형   및 변수 또는 개체 또는 유사 논리식   및 서로 다른 변수  에 대하여,
     

위 경우에 속하지 않는 치환 실례는 정의되지 않는다. 예를 들어, 변수 또는 개체 또는 유사 논리식   및 서로 다른 변수  에 대하여, 만약  이거나,  이며  의 자유 변수가 정확히  개가 아닐 경우,  는 정의되지 않는다.

α-동치 편집

두 유사 논리식  에 대하여, 다음 조건을 만족시키는 전단사 함수  가 존재한다면,  가 서로 α-순열 동치(α-順列同値, 영어: α-equivalent modulo permutation)라고 한다.

  •   에 등장하는 각 변수   로 대체하여 얻는다. (특히,  이다.)

두 유사 논리식  에 대하여, 다음 두 조건을 만족시키는 전단사 함수  가 존재한다면,  가 서로 α-동치(α-同値, 영어: α-equivalent)라고 한다.

  •   에 등장하는 각 변수   로 대체하여 얻는다. (특히,  이다.)
  •  증가 함수이다. 즉, 임의의  에 대하여,  

두 유사 논리식   및 문맥  에 대하여, 다음 세 조건을 만족시키는 전단사 함수  가 존재한다면,  가 서로 αΓ-동치Γ-同値, 영어: αΓ-equivalent)라고 한다.

  •   에 등장하는 각 변수   로 대체하여 얻는다. (특히,  이다.)
  •  는 증가 함수이다. 즉, 임의의  에 대하여,  
  • 임의의   및 분지 유형  에 대하여,  

역사 편집

버트런드 러셀이 《수학 원리》에서 제시하였다.

참고 문헌 편집

  1. Laan, Twan; Nederpelt, Rob (1996년 10월). “A modern elaboration of the ramified theory of types”. 《Studia Logica》 (영어) 57 (2–3): 243–278. doi:10.1007/BF00370835. ISSN 0039-3215. JSTOR 20015876. 
  2. Kamareddine, Fairouz; Laan, Twan; Nederpelt, Rob (2005). 《A Modern Perspective on Type Theory》. Applied Logic Series (영어) 29. Dordrecht: Springer. doi:10.1007/1-4020-2335-9. ISBN 978-1-4020-2334-7.