다음과 같은 데이터가 주어졌다고 하자. (여기서
N
{\displaystyle \mathbb {N} }
은 음이 아닌 정수 의 집합이다.)
최대 원소 를 갖지 않는 가산 무한 정렬 전순서 집합
(
V
,
≤
V
)
{\displaystyle ({\mathcal {V}},\leq _{\mathcal {V}})}
. 그 원소를 변수 (變數, 영어 : variable )라고 한다.
집합
A
{\displaystyle {\mathcal {A}}}
. 그 원소를 개체 (個體, 영어 : individual )라고 한다.
집합
R
{\displaystyle {\mathcal {R}}}
및 함수
arity
R
:
R
→
N
{\displaystyle \operatorname {arity} _{\mathcal {R}}\colon {\mathcal {R}}\to \mathbb {N} }
. 각
n
∈
N
{\displaystyle n\in \mathbb {N} }
에 대하여,
arity
R
−
1
(
n
)
{\displaystyle \operatorname {arity} _{\mathcal {R}}^{-1}(n)}
의 원소를
n
{\displaystyle n}
항 관계 (
n
{\displaystyle n}
項關係, 영어 :
n
{\displaystyle n}
-ary relation )라고 한다. 그렇다면,
(
V
,
≤
V
,
A
,
R
,
arity
R
)
{\displaystyle ({\mathcal {V}},\leq _{\mathcal {V}},{\mathcal {A}},{\mathcal {R}},\operatorname {arity} _{\mathcal {R}})}
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.
ι
0
{\displaystyle \iota ^{0}}
은 0차 분지 유형이다.
d
1
,
…
,
d
n
{\displaystyle d_{1},\dots ,d_{n}}
차 분지 유형
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
n
{\displaystyle \tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}}}
및 자연수
d
>
max
{
d
1
,
…
,
d
n
}
{\displaystyle d>\max\{d_{1},\dots ,d_{n}\}}
에 대하여,
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
n
)
d
{\displaystyle (\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}})^{d}}
는
d
{\displaystyle d}
차 분지 유형이다.이들 가운데, 술어적 분지 유형 (述語的分枝類型, 영어 : predicative ramified type )은 다음과 같다.
ι
0
{\displaystyle \iota ^{0}}
은 술어적 분지 유형이다.
d
1
,
…
,
d
n
{\displaystyle d_{1},\dots ,d_{n}}
차 술어적 분지 유형
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
n
{\displaystyle \tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}}}
에 대하여,
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
n
)
max
{
d
1
,
…
,
d
n
}
+
1
{\displaystyle (\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}})^{\max\{d_{1},\dots ,d_{n}\}+1}}
는 술어적 분지 유형이다. (
n
=
0
{\displaystyle n=0}
일 경우,
(
)
0
{\displaystyle ()^{0}}
은 술어적 분지 유형이다.)술어적 분지 유형은 차수를 생략한 채
ι
{\displaystyle \iota }
와
(
τ
1
,
…
,
τ
n
)
{\displaystyle (\tau _{1},\dots ,\tau _{n})}
으로 쓸 수 있다.
분지 유형 이론의 문맥 (文脈, 영어 : context )은 유한 개의 변수의 집합과 분지 유형의 집합 사이의 함수 이다. 문맥은 변수
x
{\displaystyle x}
와 분지 유형
τ
d
{\displaystyle \tau ^{d}}
의 순서쌍
x
:
τ
d
{\displaystyle x{:}\tau ^{d}}
들의 유한 집합으로 여길 수 있다. 이 경우, 문맥
Γ
{\displaystyle \Gamma }
의 정의역 (定義域, 영어 : domain )은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
dom
(
Γ
)
=
{
x
|
x
:
τ
d
∈
Γ
}
{\displaystyle \operatorname {dom} (\Gamma )=\{x|x{:}\tau ^{d}\in \Gamma \}}
분지 유형 이론의 유사 논리식 (類似論理式, 영어 : pseudoformula )은 다음과 같다.
n
{\displaystyle n}
항 관계
R
{\displaystyle R}
및 변수 또는 개체
p
1
,
…
,
p
n
{\displaystyle p_{1},\dots ,p_{n}}
에 대하여,
R
(
p
1
,
…
,
p
n
)
{\displaystyle R(p_{1},\dots ,p_{n})}
은 유사 논리식이다.
n
=
0
{\displaystyle n=0}
일 경우 유사 논리식
R
(
)
{\displaystyle R()}
은 0항 관계
R
{\displaystyle R}
와 구분되어야 한다. 분지 유형 이론에서
n
{\displaystyle n}
항 관계는 유사 논리식이 아니다.
변수
x
{\displaystyle x}
및 유한 개의 변수 또는 개체 또는 유사 논리식
p
1
,
…
,
p
n
{\displaystyle p_{1},\dots ,p_{n}}
에 대하여,
x
(
p
1
,
…
,
p
n
)
{\displaystyle x(p_{1},\dots ,p_{n})}
는 유사 논리식이다.
n
=
0
{\displaystyle n=0}
일 경우 유사 논리식
x
(
)
{\displaystyle x()}
은 변수
x
{\displaystyle x}
와 구분되어야 한다. 분지 유형 이론에서 변수나 개체는 유사 논리식이 아니다.
유사 논리식
ϕ
,
ψ
{\displaystyle \phi ,\psi }
에 대하여,
ϕ
∨
ψ
{\displaystyle \phi \lor \psi }
와
¬
ϕ
{\displaystyle \lnot \phi }
는 유사 논리식이다.
유사 논리식
ϕ
{\displaystyle \phi }
및 그 자유 변수
x
∈
FVar
(
ϕ
)
{\displaystyle x\in \operatorname {FVar} (\phi )}
및 분지 유형
τ
d
{\displaystyle \tau ^{d}}
에 대하여,
∀
x
:
τ
d
ϕ
{\displaystyle \forall x{:}\tau ^{d}\phi }
는 유사 논리식이다. 유사 논리식의 집합을
P
{\displaystyle {\mathcal {P}}}
라고 하자. 또한 각 유사 논리식
ϕ
{\displaystyle \phi }
에 대하여,
Var
(
ϕ
)
{\displaystyle \operatorname {Var} (\phi )}
가
ϕ
{\displaystyle \phi }
속에 등장하는 모든 변수의 집합이라고 하고,
x
1
ϕ
<
V
⋯
<
V
x
|
FVar
(
ϕ
)
|
ϕ
{\displaystyle x_{1}^{\phi }<_{\mathcal {V}}\cdots <_{\mathcal {V}}x_{|{\operatorname {FVar} (\phi )}|}^{\phi }}
가
ϕ
{\displaystyle \phi }
의 모든 자유 변수라고 하자.
문맥
Γ
{\displaystyle \Gamma }
에서 개체 또는 유사 논리식
ϕ
{\displaystyle \phi }
가 분지 유형
τ
d
{\displaystyle \tau ^{d}}
를 갖는다는 것은
Γ
⊢
ϕ
:
τ
d
{\displaystyle \Gamma \vdash \phi {:}\tau ^{d}}
로 표기하며, 다음과 같이 재귀적으로 정의된다. (여기서
⊢
ϕ
:
τ
d
{\displaystyle \vdash \phi {:}\tau ^{d}}
는
∅
⊢
ϕ
:
τ
d
{\displaystyle \varnothing \vdash \phi {:}\tau ^{d}}
를 뜻한다.)
개체
a
{\displaystyle a}
에 대하여,
⊢
a
:
ι
0
{\displaystyle \vdash a{:}\iota ^{0}}
이다.
n
{\displaystyle n}
항 관계
R
{\displaystyle R}
및 개체
a
1
,
…
,
a
n
{\displaystyle a_{1},\dots ,a_{n}}
에 대하여,
⊢
R
(
a
1
,
…
,
a
n
)
:
(
)
1
{\displaystyle \vdash R(a_{1},\dots ,a_{n}){:}()^{1}}
이다.
(논리 연산 ) 문맥
Γ
,
Δ
{\displaystyle \Gamma ,\Delta }
및 유사 논리식
ϕ
,
ψ
{\displaystyle \phi ,\psi }
및 분지 유형
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
m
)
d
,
(
τ
1
′
d
1
′
,
…
,
τ
n
′
d
n
′
)
d
′
{\displaystyle (\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{m}})^{d},({\tau _{1}'}^{d_{1}'},\dots ,{\tau _{n}'}^{d_{n}'})^{d'}}
에 대하여, 만약
Γ
⊢
ϕ
:
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
m
)
d
{\displaystyle \Gamma \vdash \phi {:}(\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{m}})^{d}}
이며,
Δ
⊢
ψ
:
(
τ
1
′
d
1
′
,
…
,
τ
n
′
d
n
′
)
d
′
{\displaystyle \Delta \vdash \psi {:}({\tau _{1}'}^{d_{1}'},\dots ,{\tau _{n}'}^{d_{n}'})^{d'}}
이며,
max
dom
(
Γ
)
<
min
dom
(
Δ
)
{\displaystyle \max \operatorname {dom} (\Gamma )<\min \operatorname {dom} (\Delta )}
라면,
Γ
∪
Δ
⊢
ϕ
∨
ψ
:
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
m
,
τ
1
′
d
1
′
,
…
,
τ
n
′
d
n
′
)
max
{
d
,
d
′
}
{\displaystyle \Gamma \cup \Delta \vdash \phi \lor \psi {:}(\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{m}},{\tau _{1}'}^{d_{1}'},\dots ,{\tau _{n}'}^{d_{n}'})^{\max\{d,d'\}}}
Γ
⊢
¬
ϕ
:
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
m
)
d
{\displaystyle \Gamma \vdash \lnot \phi {:}(\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{m}})^{d}}
이다.
(한정) 문맥
Γ
{\displaystyle \Gamma }
및 유사 논리식
ϕ
{\displaystyle \phi }
및
i
∈
{
1
,
…
,
|
FVar
(
ϕ
)
|
}
{\displaystyle i\in \{1,\dots ,|{\operatorname {FVar} (\phi )}|\}}
및 분지 유형
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
n
)
d
{\displaystyle (\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}})^{d}}
에 대하여, 만약
Γ
∪
{
x
i
ϕ
:
τ
i
d
i
}
⊢
ϕ
:
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
n
)
d
{\displaystyle \Gamma \cup \{x_{i}^{\phi }{:}\tau _{i}^{d_{i}}\}\vdash \phi {:}(\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}})^{d}}
라면,
Γ
⊢
∀
x
i
ϕ
:
τ
i
d
i
ϕ
:
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
i
−
1
d
i
−
1
,
τ
i
+
1
d
i
+
1
,
…
,
τ
n
d
n
)
d
{\displaystyle \Gamma \vdash \forall x_{i}^{\phi }{:}\tau _{i}^{d_{i}}\phi {:}(\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{i-1}^{d_{i-1}},\tau _{i+1}^{d_{i+1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}})^{d}}
이다.
(매개 변수에 대한 추상화) 문맥
Γ
{\displaystyle \Gamma }
및 유사 논리식
ϕ
{\displaystyle \phi }
및 그 개체이거나 유사 논리식인 매개 변수
ψ
∈
Par
(
ϕ
)
∩
(
A
∪
P
)
{\displaystyle \psi \in \operatorname {Par} (\phi )\cap ({\mathcal {A}}\cup {\mathcal {P}})}
및 분지 유형
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
n
)
d
,
τ
n
+
1
d
n
+
1
{\displaystyle (\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}})^{d},\tau _{n+1}^{d_{n+1}}}
및 변수
y
>
max
dom
(
Γ
)
{\displaystyle y>\max \operatorname {dom} (\Gamma )}
에 대하여, 만약
Γ
⊢
ϕ
:
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
n
)
d
{\displaystyle \Gamma \vdash \phi {:}(\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}})^{d}}
이며
Γ
⊢
ψ
:
τ
n
+
1
d
n
+
1
{\displaystyle \Gamma \vdash \psi {:}\tau _{n+1}^{d_{n+1}}}
이라면,
{
x
:
τ
d
∈
Γ
∪
{
y
:
τ
n
+
1
d
n
+
1
}
|
x
∈
Var
(
(
ϕ
)
Γ
,
ψ
,
y
)
}
⊢
(
ϕ
)
Γ
,
ψ
,
y
:
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
+
1
d
n
+
1
)
max
{
d
,
d
n
+
1
+
1
}
{\displaystyle \{x{:}\tau ^{d}\in \Gamma \cup \{y{:}\tau _{n+1}^{d_{n+1}}\}|x\in \operatorname {Var} ((\phi )_{\Gamma ,\psi ,y})\}\vdash (\phi )_{\Gamma ,\psi ,y}{:}(\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n+1}^{d_{n+1}})^{\max\{d,d_{n+1}+1\}}}
이다. 여기서
(
ϕ
)
Γ
,
ψ
,
y
{\displaystyle (\phi )_{\Gamma ,\psi ,y}}
는
ϕ
{\displaystyle \phi }
에 등장하는
ψ
{\displaystyle \psi }
와 αΓ -동치인 각 매개 변수
ψ
′
{\displaystyle \psi '}
를
y
{\displaystyle y}
로 대체하여 얻는 유사 논리식이다. (《수학 원리 》에서 이는
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
n
)
d
{\displaystyle (\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}})^{d}}
가 술어적 분지 유형인 경우로 제한된다.)
(논리식에 대한 추상화) 문맥
Γ
{\displaystyle \Gamma }
및 유사 논리식
ϕ
{\displaystyle \phi }
및 분지 유형
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
n
)
d
{\displaystyle (\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}})^{d}}
및 변수
y
>
max
dom
(
Γ
)
{\displaystyle y>\max \operatorname {dom} (\Gamma )}
에 대하여, 만약
Γ
⊢
ϕ
:
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
n
)
d
{\displaystyle \Gamma \vdash \phi {:}(\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}})^{d}}
이라면,
{
x
:
τ
d
∈
Γ
∪
{
y
:
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
n
)
d
}
|
x
∈
FVar
(
ϕ
)
∪
{
y
}
}
⊢
y
(
x
1
ϕ
,
…
,
x
n
ϕ
)
:
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
n
,
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
n
)
d
)
d
+
1
{\displaystyle \{x{:}\tau ^{d}\in \Gamma \cup \{y{:}(\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}})^{d}\}|x\in \operatorname {FVar} (\phi )\cup \{y\}\}\vdash y(x_{1}^{\phi },\dots ,x_{n}^{\phi }){:}(\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}},(\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}})^{d})^{d+1}}
이다. (이 경우 반드시
|
FVar
(
ϕ
)
|
=
n
{\displaystyle {|{\operatorname {FVar} (\phi )}|}=n}
임을 보일 수 있다.) (《수학 원리 》에서 이는
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
n
)
d
{\displaystyle (\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}})^{d}}
가 술어적 분지 유형인 경우로 제한된다.)
(치환) 문맥
Γ
{\displaystyle \Gamma }
및 자유 변수를 갖는 유사 논리식
ϕ
{\displaystyle \phi }
및 개체 또는 유사 논리식
ψ
{\displaystyle \psi }
및 분지 유형
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
n
)
d
{\displaystyle (\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}})^{d}}
에 대하여, 만약
Γ
∪
{
x
1
ϕ
:
τ
1
d
1
}
⊢
ϕ
:
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
n
)
d
{\displaystyle \Gamma \cup \{x_{1}^{\phi }{:}\tau _{1}^{d_{1}}\}\vdash \phi {:}(\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}})^{d}}
이며,
Γ
⊢
ψ
:
τ
1
d
1
{\displaystyle \Gamma \vdash \psi {:}\tau _{1}^{d_{1}}}
라면,
{
x
:
τ
d
∈
Γ
∪
{
x
1
ϕ
:
τ
1
d
1
}
|
x
∈
Var
(
ϕ
[
ψ
/
x
1
ϕ
]
)
}
⊢
ϕ
[
ψ
/
x
1
ϕ
]
:
(
τ
2
d
2
,
…
,
τ
n
d
n
)
max
(
{
d
2
,
…
,
d
n
}
∪
{
e
|
ϕ
[
ψ
/
x
1
ϕ
]
=
⋯
∀
x
:
τ
e
⋯
}
)
+
1
{\displaystyle \{x{:}\tau ^{d}\in \Gamma \cup \{x_{1}^{\phi }{:}\tau _{1}^{d_{1}}\}|x\in \operatorname {Var} (\phi [\psi /x_{1}^{\phi }])\}\vdash \phi [\psi /x_{1}^{\phi }]{:}(\tau _{2}^{d_{2}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}})^{\max(\{d_{2},\dots ,d_{n}\}\cup \{e|\phi [\psi /x_{1}^{\phi }]=\cdots \forall x{:}\tau ^{e}\cdots \})+1}}
이다. (이 경우
ϕ
[
ψ
/
x
1
ϕ
]
{\displaystyle \phi [\psi /x_{1}^{\phi }]}
는 반드시 정의됨을 보일 수 있다.)
(약화) 문맥
Γ
,
Δ
{\displaystyle \Gamma ,\Delta }
및 유사 논리식
ϕ
{\displaystyle \phi }
및 분지 유형
τ
d
{\displaystyle \tau ^{d}}
에 대하여, 만약
Γ
⊢
ϕ
:
τ
d
{\displaystyle \Gamma \vdash \phi {:}\tau ^{d}}
이며,
Γ
⊆
Δ
{\displaystyle \Gamma \subseteq \Delta }
라면,
Δ
⊢
ϕ
:
τ
d
{\displaystyle \Delta \vdash \phi {:}\tau ^{d}}
이다.
(순열 ) 문맥
Γ
{\displaystyle \Gamma }
및 유사 논리식
ϕ
{\displaystyle \phi }
및
i
∈
{
1
,
…
,
|
FVar
(
ϕ
)
|
}
{\displaystyle i\in \{1,\dots ,|{\operatorname {FVar} (\phi )}|\}}
및 분지 유형
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
n
)
d
{\displaystyle (\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}})^{d}}
및 변수
y
>
max
dom
(
Γ
)
{\displaystyle y>\max \operatorname {dom} (\Gamma )}
에 대하여, 만약
Γ
∪
{
x
i
ϕ
:
τ
i
d
i
}
⊢
ϕ
:
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
n
d
n
)
d
{\displaystyle \Gamma \cup \{x_{i}^{\phi }{:}\tau _{i}^{d_{i}}\}\vdash \phi {:}(\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}})^{d}}
라면,
{
x
:
τ
d
∈
Γ
∪
{
x
i
ϕ
:
τ
i
d
i
,
y
:
τ
i
d
i
}
|
x
∈
Var
(
ϕ
[
y
/
x
i
ϕ
]
)
}
⊢
ϕ
[
y
/
x
i
ϕ
]
:
(
τ
1
d
1
,
…
,
τ
i
−
1
d
i
−
1
,
τ
i
+
1
d
i
+
1
,
…
,
τ
n
d
n
,
τ
i
d
i
)
d
{\displaystyle \{x{:}\tau ^{d}\in \Gamma \cup \{x_{i}^{\phi }{:}\tau _{i}^{d_{i}},y{:}\tau _{i}^{d_{i}}\}|x\in \operatorname {Var} (\phi [y/x_{i}^{\phi }])\}\vdash \phi [y/x_{i}^{\phi }]{:}(\tau _{1}^{d_{1}},\dots ,\tau _{i-1}^{d_{i-1}},\tau _{i+1}^{d_{i+1}},\dots ,\tau _{n}^{d_{n}},\tau _{i}^{d_{i}})^{d}}
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
ϕ
{\displaystyle \phi }
에 대하여,
Γ
⊢
ϕ
:
τ
d
{\displaystyle \Gamma \vdash \phi {:}\tau ^{d}}
인 문맥
Γ
{\displaystyle \Gamma }
과
τ
d
{\displaystyle \tau ^{d}}
가 존재한다면,
ϕ
{\displaystyle \phi }
를 논리식 (論理式, 영어 : formula )이라고 한다.
자유 변수, 매개 변수, 재귀 매개 변수 편집
분지 유형 이론의 각 유사 논리식
ϕ
{\displaystyle \phi }
의 자유 변수 (自由變數, 영어 : free variable )의 집합
FVar
(
ϕ
)
{\displaystyle \operatorname {FVar} (\phi )}
, 매개 변수 (媒介變數, 영어 : parameter )의 집합
Par
(
ϕ
)
{\displaystyle \operatorname {Par} (\phi )}
, 재귀 매개 변수 (再歸媒介變數, 영어 : recursive parameter )의 집합
RPar
(
ϕ
)
{\displaystyle \operatorname {RPar} (\phi )}
은 다음과 같이 재귀적으로 정의된다. (매개 변수와 재귀 매개 변수는 이름과 달리 변수가 아닐 수 있다.)
n
{\displaystyle n}
항 관계
R
{\displaystyle R}
및 변수 또는 개체
p
1
,
…
,
p
n
{\displaystyle p_{1},\dots ,p_{n}}
에 대하여,
FVar
(
R
(
p
1
,
…
,
p
n
)
)
=
V
∩
{
p
1
,
…
,
p
n
}
{\displaystyle \operatorname {FVar} (R(p_{1},\dots ,p_{n}))={\mathcal {V}}\cap \{p_{1},\dots ,p_{n}\}}
Par
(
R
(
p
1
,
…
,
p
n
)
)
=
{
p
1
,
…
,
p
n
}
{\displaystyle \operatorname {Par} (R(p_{1},\dots ,p_{n}))=\{p_{1},\dots ,p_{n}\}}
RPar
(
R
(
p
1
,
…
,
p
n
)
)
=
{
p
1
,
…
,
p
n
}
{\displaystyle \operatorname {RPar} (R(p_{1},\dots ,p_{n}))=\{p_{1},\dots ,p_{n}\}}
변수
x
{\displaystyle x}
및 유한 개의 변수 또는 개체 또는 유사 논리식
p
1
,
…
,
p
n
{\displaystyle p_{1},\dots ,p_{n}}
에 대하여,
FVar
(
x
(
p
1
,
…
,
p
n
)
)
=
V
∩
{
x
,
p
1
,
…
,
p
n
}
{\displaystyle \operatorname {FVar} (x(p_{1},\dots ,p_{n}))={\mathcal {V}}\cap \{x,p_{1},\dots ,p_{n}\}}
Par
(
x
(
p
1
,
…
,
p
n
)
)
=
{
p
1
,
…
,
p
n
}
{\displaystyle \operatorname {Par} (x(p_{1},\dots ,p_{n}))=\{p_{1},\dots ,p_{n}\}}
RPar
(
x
(
p
1
,
…
,
p
n
)
)
=
{
p
1
,
…
,
p
n
}
∪
⋃
ϕ
∈
P
∩
{
p
1
,
…
,
p
n
}
RPar
(
ϕ
)
{\displaystyle \operatorname {RPar} (x(p_{1},\dots ,p_{n}))=\{p_{1},\dots ,p_{n}\}\cup \bigcup _{\phi \in {\mathcal {P}}\cap \{p_{1},\dots ,p_{n}\}}\operatorname {RPar} (\phi )}
유사 논리식
ϕ
,
ψ
{\displaystyle \phi ,\psi }
에 대하여,
FVar
(
ϕ
∨
ψ
)
=
FVar
(
ϕ
)
∪
FVar
(
ψ
)
{\displaystyle \operatorname {FVar} (\phi \lor \psi )=\operatorname {FVar} (\phi )\cup \operatorname {FVar} (\psi )}
Par
(
ϕ
∨
ψ
)
=
Par
(
ϕ
)
∪
Par
(
ψ
)
{\displaystyle \operatorname {Par} (\phi \lor \psi )=\operatorname {Par} (\phi )\cup \operatorname {Par} (\psi )}
RPar
(
ϕ
∨
ψ
)
=
RPar
(
ϕ
)
∪
RPar
(
ψ
)
{\displaystyle \operatorname {RPar} (\phi \lor \psi )=\operatorname {RPar} (\phi )\cup \operatorname {RPar} (\psi )}
FVar
(
¬
ϕ
)
=
FVar
(
ϕ
)
{\displaystyle \operatorname {FVar} (\lnot \phi )=\operatorname {FVar} (\phi )}
Par
(
¬
ϕ
)
=
Par
(
ϕ
)
{\displaystyle \operatorname {Par} (\lnot \phi )=\operatorname {Par} (\phi )}
RPar
(
¬
ϕ
)
=
RPar
(
ϕ
)
{\displaystyle \operatorname {RPar} (\lnot \phi )=\operatorname {RPar} (\phi )}
유사 논리식
ϕ
{\displaystyle \phi }
및 그 자유 변수
x
∈
FVar
(
ϕ
)
{\displaystyle x\in \operatorname {FVar} (\phi )}
에 대하여,
FVar
(
∀
x
ϕ
)
=
FVar
(
ϕ
)
∖
{
x
}
{\displaystyle \operatorname {FVar} (\forall x\phi )=\operatorname {FVar} (\phi )\setminus \{x\}}
Par
(
∀
x
ϕ
)
=
Par
(
ϕ
)
{\displaystyle \operatorname {Par} (\forall x\phi )=\operatorname {Par} (\phi )}
RPar
(
∀
x
ϕ
)
=
RPar
(
ϕ
)
{\displaystyle \operatorname {RPar} (\forall x\phi )=\operatorname {RPar} (\phi )}
변수 또는 개체 또는 유사 논리식
p
,
q
1
,
…
,
q
k
{\displaystyle p,q_{1},\dots ,q_{k}}
및 서로 다른 변수
x
1
,
…
,
x
k
{\displaystyle x_{1},\dots ,x_{k}}
에 대하여,
p
⟨
q
1
/
x
1
,
…
,
q
k
/
x
k
⟩
=
{
p
p
∉
{
x
1
,
…
,
x
k
}
q
j
p
=
x
j
{\displaystyle p\langle q_{1}/x_{1},\dots ,q_{k}/x_{k}\rangle ={\begin{cases}p&p\not \in \{x_{1},\dots ,x_{k}\}\\q_{j}&p=x_{j}\end{cases}}}
이라고 하자.
유사 논리식
ϕ
{\displaystyle \phi }
및 변수 또는 개체 또는 유사 논리식
q
1
,
…
,
q
k
{\displaystyle q_{1},\dots ,q_{k}}
및 서로 다른 변수
x
1
,
…
,
x
k
{\displaystyle x_{1},\dots ,x_{k}}
에 대하여, 치환 실례 (置換實例, 영어 : substitutional instance )
ϕ
[
q
1
/
x
1
,
…
,
q
k
/
x
k
]
{\displaystyle \phi [q_{1}/x_{1},\dots ,q_{k}/x_{k}]}
는 다음과 같이 재귀적으로 정의된다.
n
{\displaystyle n}
항 관계
R
{\displaystyle R}
및 변수 또는 개체
p
1
,
…
,
p
n
,
q
1
,
…
,
q
k
{\displaystyle p_{1},\dots ,p_{n},q_{1},\dots ,q_{k}}
및 서로 다른 변수
x
1
,
…
,
x
k
{\displaystyle x_{1},\dots ,x_{k}}
에 대하여,
R
(
p
1
,
…
,
p
n
)
[
q
1
/
x
1
,
…
,
q
k
/
x
k
]
=
R
(
p
1
⟨
q
1
/
x
1
,
…
,
q
k
/
x
k
⟩
,
…
,
p
n
⟨
q
1
/
x
1
,
…
,
q
k
/
x
k
⟩
)
{\displaystyle R(p_{1},\dots ,p_{n})[q_{1}/x_{1},\dots ,q_{k}/x_{k}]=R(p_{1}\langle q_{1}/x_{1},\dots ,q_{k}/x_{k}\rangle ,\dots ,p_{n}\langle q_{1}/x_{1},\dots ,q_{k}/x_{k}\rangle )}
변수
x
{\displaystyle x}
및 및 변수 또는 개체 또는 유사 논리식
p
1
,
…
,
p
n
,
q
1
,
…
,
q
k
{\displaystyle p_{1},\dots ,p_{n},q_{1},\dots ,q_{k}}
및 서로 다른 변수
x
1
,
…
,
x
k
{\displaystyle x_{1},\dots ,x_{k}}
에 대하여,
x
(
p
1
,
…
,
p
n
)
[
q
1
/
x
1
,
…
,
q
k
/
x
k
]
=
{
x
(
p
1
⟨
q
1
/
x
1
,
…
,
q
k
/
x
k
⟩
,
…
,
p
n
⟨
q
1
/
x
1
,
…
,
q
k
/
x
k
⟩
)
x
∉
{
x
1
,
…
,
x
k
}
q
i
(
p
1
⟨
q
1
/
x
1
,
…
,
q
k
/
x
k
⟩
,
…
,
p
n
⟨
q
1
/
x
1
,
…
,
q
k
/
x
k
⟩
)
x
=
x
i
,
q
i
∈
V
q
i
[
p
1
⟨
q
1
/
x
1
,
…
,
q
k
/
x
k
⟩
/
x
1
q
i
,
…
,
p
n
⟨
q
1
/
x
1
,
…
,
q
k
/
x
k
⟩
/
x
n
q
i
]
x
=
x
i
,
q
i
∈
P
,
|
FVar
(
q
i
)
|
=
n
{\displaystyle x(p_{1},\dots ,p_{n})[q_{1}/x_{1},\dots ,q_{k}/x_{k}]={\begin{cases}x(p_{1}\langle q_{1}/x_{1},\dots ,q_{k}/x_{k}\rangle ,\dots ,p_{n}\langle q_{1}/x_{1},\dots ,q_{k}/x_{k}\rangle )&x\not \in \{x_{1},\dots ,x_{k}\}\\q_{i}(p_{1}\langle q_{1}/x_{1},\dots ,q_{k}/x_{k}\rangle ,\dots ,p_{n}\langle q_{1}/x_{1},\dots ,q_{k}/x_{k}\rangle )&x=x_{i},\;q_{i}\in {\mathcal {V}}\\q_{i}[p_{1}\langle q_{1}/x_{1},\dots ,q_{k}/x_{k}\rangle /x_{1}^{q_{i}},\dots ,p_{n}\langle q_{1}/x_{1},\dots ,q_{k}/x_{k}\rangle /x_{n}^{q_{i}}]&x=x_{i},\;q_{i}\in {\mathcal {P}},\;|{\operatorname {FVar} (q_{i})}|=n\end{cases}}}
유사 논리식
ϕ
,
ψ
{\displaystyle \phi ,\psi }
및 변수 또는 개체 또는 유사 논리식
q
1
,
…
,
q
k
{\displaystyle q_{1},\dots ,q_{k}}
및 서로 다른 변수
x
1
,
…
,
x
k
{\displaystyle x_{1},\dots ,x_{k}}
에 대하여,
(
ϕ
∨
ψ
)
[
q
1
/
x
1
,
…
,
q
k
/
x
k
]
=
ϕ
[
q
1
/
x
1
,
…
,
q
k
/
x
k
]
∨
ψ
[
q
1
/
x
1
,
…
,
q
k
/
x
k
]
{\displaystyle (\phi \lor \psi )[q_{1}/x_{1},\dots ,q_{k}/x_{k}]=\phi [q_{1}/x_{1},\dots ,q_{k}/x_{k}]\lor \psi [q_{1}/x_{1},\dots ,q_{k}/x_{k}]}
(
¬
ϕ
)
[
q
1
/
x
1
,
…
,
q
k
/
x
k
]
=
¬
(
ϕ
[
q
1
/
x
1
,
…
,
q
k
/
x
k
]
)
{\displaystyle (\lnot \phi )[q_{1}/x_{1},\dots ,q_{k}/x_{k}]=\lnot (\phi [q_{1}/x_{1},\dots ,q_{k}/x_{k}])}
유사 논리식
ϕ
{\displaystyle \phi }
및 그 자유 변수
x
∈
FVar
(
ϕ
)
{\displaystyle x\in \operatorname {FVar} (\phi )}
및 분지 유형
τ
d
{\displaystyle \tau ^{d}}
및 변수 또는 개체 또는 유사 논리식
q
1
,
…
,
q
k
{\displaystyle q_{1},\dots ,q_{k}}
및 서로 다른 변수
x
1
,
…
,
x
k
{\displaystyle x_{1},\dots ,x_{k}}
에 대하여,
(
∀
x
:
τ
d
ϕ
)
[
q
1
/
x
1
,
…
,
q
k
/
x
k
]
=
{
∀
x
:
τ
d
(
ϕ
[
q
1
/
x
1
,
…
,
q
k
/
x
k
]
)
x
∉
{
x
1
,
…
,
x
n
}
∀
x
:
τ
d
(
ϕ
[
q
1
/
x
1
,
…
,
q
i
−
1
/
x
i
−
1
,
q
i
+
1
/
x
i
+
1
,
…
,
q
k
/
x
k
]
)
x
=
x
i
{\displaystyle (\forall x{:}\tau ^{d}\phi )[q_{1}/x_{1},\dots ,q_{k}/x_{k}]={\begin{cases}\forall x{:}\tau ^{d}(\phi [q_{1}/x_{1},\dots ,q_{k}/x_{k}])&x\not \in \{x_{1},\dots ,x_{n}\}\\\forall x{:}\tau ^{d}(\phi [q_{1}/x_{1},\dots ,q_{i-1}/x_{i-1},q_{i+1}/x_{i+1},\dots ,q_{k}/x_{k}])&x=x_{i}\end{cases}}}
위 경우에 속하지 않는 치환 실례는 정의되지 않는다. 예를 들어, 변수 또는 개체 또는 유사 논리식
p
1
,
…
,
p
n
,
q
1
,
…
,
q
k
{\displaystyle p_{1},\dots ,p_{n},q_{1},\dots ,q_{k}}
및 서로 다른 변수
x
1
,
…
,
x
k
{\displaystyle x_{1},\dots ,x_{k}}
에 대하여, 만약
q
i
∈
A
{\displaystyle q_{i}\in {\mathcal {A}}}
이거나,
q
i
∈
P
{\displaystyle q_{i}\in {\mathcal {P}}}
이며
q
i
{\displaystyle q_{i}}
의 자유 변수가 정확히
n
{\displaystyle n}
개가 아닐 경우,
x
i
(
p
1
,
…
,
p
n
)
[
q
1
/
x
1
,
…
,
q
k
/
x
k
]
{\displaystyle x_{i}(p_{1},\dots ,p_{n})[q_{1}/x_{1},\dots ,q_{k}/x_{k}]}
는 정의되지 않는다.
두 유사 논리식
ϕ
,
ψ
{\displaystyle \phi ,\psi }
에 대하여, 다음 조건을 만족시키는 전단사 함수
f
:
V
→
V
{\displaystyle f\colon {\mathcal {V}}\to {\mathcal {V}}}
가 존재한다면,
ϕ
,
ψ
{\displaystyle \phi ,\psi }
가 서로 α-순열 동치 (α-順列同値, 영어 : α-equivalent modulo permutation )라고 한다.
ψ
{\displaystyle \psi }
는
ϕ
{\displaystyle \phi }
에 등장하는 각 변수
x
{\displaystyle x}
를
f
(
x
)
{\displaystyle f(x)}
로 대체하여 얻는다. (특히,
f
(
Var
(
ϕ
)
)
=
Var
(
ψ
)
{\displaystyle f(\operatorname {Var} (\phi ))=\operatorname {Var} (\psi )}
이다.)두 유사 논리식
ϕ
,
ψ
{\displaystyle \phi ,\psi }
에 대하여, 다음 두 조건을 만족시키는 전단사 함수
f
:
V
→
V
{\displaystyle f\colon {\mathcal {V}}\to {\mathcal {V}}}
가 존재한다면,
ϕ
,
ψ
{\displaystyle \phi ,\psi }
가 서로 α-동치 (α-同値, 영어 : α-equivalent )라고 한다.
ψ
{\displaystyle \psi }
는
ϕ
{\displaystyle \phi }
에 등장하는 각 변수
x
{\displaystyle x}
를
f
(
x
)
{\displaystyle f(x)}
로 대체하여 얻는다. (특히,
f
(
Var
(
ϕ
)
)
=
Var
(
ψ
)
{\displaystyle f(\operatorname {Var} (\phi ))=\operatorname {Var} (\psi )}
이다.)
f
|
Var
(
ϕ
)
{\displaystyle f|_{\operatorname {Var} (\phi )}}
는 증가 함수 이다. 즉, 임의의
x
,
y
∈
Var
(
ϕ
)
{\displaystyle x,y\in \operatorname {Var} (\phi )}
에 대하여,
x
<
V
y
⟺
f
(
x
)
<
V
f
(
y
)
{\displaystyle x<_{\mathcal {V}}y\iff f(x)<_{\mathcal {V}}f(y)}
두 유사 논리식
ϕ
,
ψ
{\displaystyle \phi ,\psi }
및 문맥
Γ
{\displaystyle \Gamma }
에 대하여, 다음 세 조건을 만족시키는 전단사 함수
f
:
V
→
V
{\displaystyle f\colon {\mathcal {V}}\to {\mathcal {V}}}
가 존재한다면,
ϕ
,
ψ
{\displaystyle \phi ,\psi }
가 서로 αΓ -동치 (αΓ -同値, 영어 : αΓ -equivalent )라고 한다.
ψ
{\displaystyle \psi }
는
ϕ
{\displaystyle \phi }
에 등장하는 각 변수
x
{\displaystyle x}
를
f
(
x
)
{\displaystyle f(x)}
로 대체하여 얻는다. (특히,
f
(
Var
(
ϕ
)
)
=
Var
(
ψ
)
{\displaystyle f(\operatorname {Var} (\phi ))=\operatorname {Var} (\psi )}
이다.)
f
|
Var
(
ϕ
)
{\displaystyle f|_{\operatorname {Var} (\phi )}}
는 증가 함수이다. 즉, 임의의
x
,
y
∈
Var
(
ϕ
)
{\displaystyle x,y\in \operatorname {Var} (\phi )}
에 대하여,
x
<
V
y
⟺
f
(
x
)
<
V
f
(
y
)
{\displaystyle x<_{\mathcal {V}}y\iff f(x)<_{\mathcal {V}}f(y)}
임의의
x
∈
V
{\displaystyle x\in {\mathcal {V}}}
및 분지 유형
τ
d
{\displaystyle \tau ^{d}}
에 대하여,
x
:
τ
d
∈
Γ
⟺
f
(
x
)
:
τ
d
∈
Γ
{\displaystyle x{:}\tau ^{d}\in \Gamma \iff f(x){:}\tau ^{d}\in \Gamma }