論理記号∀  : トピック一覧

【記号∀の説明】
 ・論理記号∀の呼称
 ・論理記号∀の使用法
  ∀x P(x) / ∀x∈S P(x)
  ∀x P(x,y) / ∀x∈S P(x,y)
  ∀xi P(x1,…,xn) / ∀xi∈S P(x1,…,xn) 
  多重量化 
 ・論理記号∀の読み下し方
 ・論理記号∀の推論規則
  −論理記号∀の導入則
  −論理記号∀の除去則
【用語別】
 ・全称量化記号
 ・全称記号
 ・universal quantifier 
 ・全称量化子
 ・全称作用素

・対象領域
・議論領域
・変項の定義域

・全称量化
・全称量化子による量化
・普遍量化
・束縛する
・束縛変数(束縛変項)
・自由変数(自由変項)

※量化関連ページ:述語・命題関数/普遍量化・全称量化/存在量化/範囲を限定した存在量化/二重量化
※論理関連ページ:古典論理/論理記号一覧
※総目次 

∀変項∈範囲 二項述語 

【ポイント】

・「∀x∈S P(x,y)」 は、
 集合Sという範囲から対象を選んで、変項xに代入すると、
 どの対象を集合Sから選んで、変項xに代入しても、
 変項yは、x,yとのあいだの関係・条件P(x,y)を満たす
 という主張。

・集合Sが特定の対象に固定されている場合、
 「∀x∈S P(x,y)」 は、yのみを変項とする1項述語。

 ・例:∀n∈N ( 「《数列》の第n項」<「《数列》の第n+1項」)
 ・例:∀n∈N ( 「《数列》の第n+1項」<「《数列》の第n項」 ) 
 ・例:∀n∈N ( 「《数列》の第n項」≦「《数列》の第n+1項」)  
 ・例:∀n∈N ( 「《数列》の第n+1項」≦「《数列》の第n項」) 
 ・例: ∀x∈A ( x≦M ) / ∀x∈A ( m≦x )    

・集合Sも変項で、様々な対象が代入される場合、
 「∀x∈S P(x,y)」 は、S,zを変項とする2項述語。

【詳細】

 ・「∀x∈S P(x,y)」 の意味と読み下し方/読み下し例一覧/具体的な使用例/用語/
 ・「∀x∈S P(x,y)」 のバリエーション :∀x∈『内包的に定義された集合』 P(x,y)/∀x∈有限集合 P(x,y)/∀xの条件式 P(x,y)



「∀+変項∈範囲+二項述語」の意味 

【ざっくり】

 「∀x∈S  P(x,y)」 」は、

 「すべての/任意の/あらゆる『集合Sに属す対象』xについて 、
             x,yは関係Pにある/条件Pを満たす」

 と読み下され、

 「集合Sの範囲から何を取ってきてxに代入しても、
              yはxとの関係Pを満たす」

 を意味する。 

 [中内注意2.3.2(p.89)];本橋pp.42-43;斎藤p.52;前原1章§8(p.24)]


【きっちり】

(ケース1)

 [設定]

 ・P(x,y):
  「変項xの議論領域をX, 変項yの議論領域をYとする二項述語・2変数命題関数」

 ・S:特定の「Xの部分集合」   

 [本題]


 ・「 ∀x∈S P(x,y) 」
     Xの部分集合Sのなかの任意のxについて、yはxとの関係Pを満たす
  は、

  議論領域をYとする1変項yの命題関数 「 ∀x ( x∈S⇒P(x,y) ) 」
 ※具体例:「∀x∈S ( x loves y )」「∀y∈T ( x loves y )」 
 ※関連事項−二項述語の量化: ∀x P(x,y)の意味 / ∃x P(x,y)の意味 / ∃x∈X P(x,y)の意味
 ※関連事項−二項述語の二重量化:∀x∈S∀y∈T P(x,y)/∃x∈S∀y∈T P(x,y)/∀x∈S∃y∈T P(x,y)/∃x∈S∃y∈T P(x,y)




【文献−数学基礎論】
 ●前原昭二『記号論理入門』第1章§3(pp.3-4);§4(pp.5-8);§5(pp.8-9);§7多変数(pp.20-21);§8自由変数束縛変数(pp.23-26)。
 ・井関清志『集合と論理』§1.2(pp.6-7);§1.5(pp.24-30)。
 ・高崎金久『数理論理学入門』V.述語論理の意味論-1.4 量化子の使い方;1.5 変数の出現位置と視野
 ・向井国昭http://web.sfc.keio.ac.jp/~mukai/modular/gentzen-NK.pdf,1.2.6限量子(pp.26-28)
 ・http://en.wikipedia.org/wiki/Quantifier 
 ・http://en.wikipedia.org/wiki/Universal_quantifier
 ・新井紀子『数学は言葉』2.3(pp.57-58);3.2.6(pp.88-96):「任意」「すべて」両方つかっているよう。
 ・松本和夫『数理論理学』2.1(p.28)

【文献−分析哲学・論理学】
 ・野矢茂樹『入門!論理学』第6章(pp.196-200;pp.207-223).
 ・岡田光弘『2008年度論理学I講義ノート』第4章述語論理(pp.29-32)

【文献−数学一般】
 ●齋藤『日本語から記号論理へ』2章§2全称量化子(pp.48-55))
 ・中内『ろんりの練習帳』2.2(pp.82-93);
 ●本橋『新しい論理序説』;2.4(pp.31-34):自由変数と束縛変数;3.2(pp.40-43);4(pp.62-83):述語と量化とその読み下し方について豊富な具体例。
 ・杉浦『解析入門I』附録2(pp.400-402)
 ・松井知己『だれでも証明がかける−眞理子先生の数学ブートキャンプ』2.6(pp.36-46)

【文献−数理経済】
 ・神谷浦井『経済学のための数学入門』20;
 ・岡田章『経済学・経営学のための数学』253;
 ・入谷久我『数理経済学入門』1.1.3(p.5)
 ●De La Fuente, Mathematical Methods and Models for Economists,1.2.a.Properties and Quantifiers(p.8):英語での読み下し例。


 


                   議論領域Xのなかの任意のxについて、xが集合Sに属すならば、yはxとの関係Pを満たす 

  の省略表現。 

 ・だから、「 ∀x∈S P(x,y) 」と「  ∀x ( x∈S⇒P(x,y) ) 」とは、互いに言い換えてよい。 ※具体例:「∀x∈S ( x loves y )」「∀y∈T ( x loves y )」 

 ※「∀x∈S P(x,y) 」と書くとき、Sを 変項xの議論領域Xにしても構わない。つまり、「∀x∈X P(x,y) 」という表現もOK。
  この「∀x∈X P(x,y) 」という表現によって、変項xの議論領域Xを読者に明示的に伝達することが可能[新井p.90;松井p.36]。

 ※このように、二項述語・2変数命題関数P(x,y)の頭に「 ∀x∈《特定の集合S》」をつける(普遍量化)と、 1項述語(1変数命題関数)Q(y) になる。

 →集合Sが『内包的に定義された集合』のときの解釈 
 →集合Sが有限集合であるときの解釈 

 →主要テキストの読み下し例一覧
 →具体的な使用例 




  (ケース2)  この点を指摘したテキストが見当たらないため、独自。

   [設定]

    ・P(x,y):「変項xの議論領域をX, 変項yの議論領域をYとする二項述語・2変数命題関数」

    ・S  :「Xの部分集合系」に属す様々な「Xの部分集合」が代入される変項 

    [本題]

   ・「 ∀x∈S P(x,y) 」は、「 ∀x ( x∈S⇒P(x,y) ) 」の省略表現。 

     ※ 「 ∀x ( x∈S⇒P(x,y) ) 」の詳細解説
 
       ・「x∈S⇒P(x,y)」は、変項S,x,yからなる3項述語・3変項命題関数。
       ・「x∈S⇒P(x,y)」の変項xを∀で束縛し普遍量化したのが  「 ∀x ( x∈S⇒P(x,y) ) 」。
          
       ・ 「 ∀x ( x∈S⇒P(x,y) ) 」で自由変項のままなのは、 S,y。
        「 ∀x ( x∈S⇒P(x,y) ) 」は、S,yを変項とする二項述語・2変数命題関数となる。
       
       ・二項述語・2変数命題関数「 ∀x ( x∈S⇒P(x,y) ) 」の変項yの議論領域はY。  (P(x,y)にまつわる設定より)
        二項述語・2変数命題関数「 ∀x ( x∈S⇒P(x,y) ) 」の変項Sの議論領域は「Xの部分集合系」  (Sにまつわる設定より)。


   ・だから、「 ∀x ( x∈S⇒P(x,y) ) 」を省略した「 ∀x∈S P(x,y) 」も、S,yを変項とする二項述語・2変数命題関数 。 

    ※このように、二項述語・2変数命題関数P(x,y)の頭に「 ∀x∈《変項S》」をつける(普遍量化)と、二項述語・2変数命題関数Q(S,y) になる。

   →集合Sが『内包的に定義された集合』のときの解釈 
   →集合Sが有限集合であるときの解釈 

   →主要テキストの読み下し例一覧
   →具体的な使用例 



→[トピック一覧:全称記号∀]
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∀x∈S P(x,y)の解釈:Sが『内包的に定義された集合』であるとき 

・P(x,y)を「変項xの議論領域をX, 変項yの議論領域をYとする二項述語・2変数命題関数」
 Sを「Xの部分集合」
 とすると、 



※具体例:「∀x∈S ( x loves y )」「∀y∈T ( x loves y )」 
※関連事項−二項述語の量化:  ∃x∈X P(x,y) のケース
※関連事項−二項述語の二重量化:「∀x∈S∀y∈T P(x,y)」のケース/「∃x∈S∀y∈T P(x,y)」のケース

 議論領域をYとする1変項yの命題関数 「 ∀x∈S P(x,y) 」 (「変項xの議論領域Xの部分集合」Sに属す任意のxに対して、yは関係Pを満たす) 

 は、

 集合Sの内包がQであるとき、 つまり、 S={ x'∈X | Q(x') } であるとき、 

 議論領域をYとする1変項yの命題関数 「 ∀x ( Q(x)⇒ P(x,y) ) 」に言い換えてよい。

・すなわち、

  「 ∀x∈ { x'∈X | Q(x') }  P(x,y) 」 は 、
  「 ∀x ( Q(x)⇒ P(x,y) ) 」 へ

 言い換えてよい。

→この場合に使われる略記法 

※なぜ?

 ・定義より、
  「 ∀x∈ { x'∈X | Q(x') }  P(x,y) 」 は、
  「 ∀x ( x∈ { x'∈X | Q(x') } ⇒ P(x,y) ) 」 の省略表現。

 ・  x∈ { x'∈X | Q(x') } はQ(x)に言い換えてよい(∵)から、
  「 ∀x ( x∈ { x'∈X | Q(x') } ⇒ P(x,y) ) 」
  は、
  「 ∀x ( Q(x)⇒ P(x,y) ) 」
  に言い換えてよい。



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さらなる省略形「∀ 条件式 二項述語」   


・P(x,y)を「変項xの議論領域をX, 変項yの議論領域をYとする二項述語・2変数命題関数」とした際の、 

 「 ∀  xを先頭にした条件式Q(x)   P(x,y) 」

    たとえば、 Rを変項xの議論領域とした際の「  ∀  x>0  P(x,y) 」
  





【文献−数学一般】
 ・中内『ろんりの練習帳』注2.2.8(p.85)略記法


 ・杉浦『解析入門I』附録2(pp.400-402)
 ・神谷浦井『経済学のための数学入門』1.2.3限量子(pp.20-21);



 は、  

 議論領域をYとする1変項yの命題関数 「 ∀x∈ { x'∈X | Q(x') }  P(x,y) 」  Q(x)の真理集合に属す任意のxに対して 、yは関係・条件Pを満たす。
    上の例では、
      ∀x∈{ 'x∈R |  x'>0  } P(x,y)  「「x'>0」の真理集合に属す任意のxに対して 、yは関係・条件Pを満たす」

 の省略表現。
 
・さらにいうと、

 P(x,y)を「変項xの議論領域をX, 変項yの議論領域をYとする二項述語・2変数命題関数」とした際の
 「 ∀  xを先頭にした条件式Q(x)   P(x,y) 」

        たとえば、Rを変項xの議論領域とした際の「 ∀  x>0  P(x,y) 」

 は、

  議論領域をYとする1変項yの命題関数 「 ∀x ( Q(x)⇒ P(x,y) ) 」 

        上記の例では、 ∀x ( x>0 ⇒ P(x,y) )    

 に言い換えてよい。

   なぜなら、
    ・先述のとおり、
      「 ∀  xを先頭にした条件式Q(x)   P(x,y) 」
     は、
      「 ∀x∈ { x'∈X | Q(x') }  P(x,y) 」 の省略表現。
    ・「 ∀x∈ { x'∈X | Q(x') }  P(x,y) 」 は「 ∀x ( Q(x)⇒ P(x,y) ) 」に言い換えてよい(∵)。




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有限集合が議論領域のときの「∀変項 二項述語」の解釈 

 1変項yの命題関数・一項述語 

  ∀x∈S P(x,y)  「すべての『Sに属す対象』xに対して、yは関係Pにある/条件Pを満たす」

 は、

 Sが有限集合 { a1 , a2 , … , an } であるとき、

 1変項yの命題関数・一項述語 


※具体例:「∀x∈S ( x loves y )」「∀y∈T ( x loves y )」 



   P(a1,y) かつ P(a2,y) かつ … かつ P(an,y)    「yは、a1と関係Pにあり、かつ、a2と関係Pにあり、かつ…かつ、anと関係Pにある」

 に言い換えてよい。



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「∀+変項∈範囲+二項述語」に関わる諸用語 

【全称記号・全称量化記号/全称量化子・全称作用素】

・「∀ + 変項 ∈範囲 + 2項述語(2変数命題関数)」というかたちのなかの、
 「∀」は、 
  全称量化記号 [斎藤p.49;井関p.7;岡田光弘p.30] 
  全称記号   [前原p.4;斎藤p.49;中内p.82;杉浦p.401]
  universal quantifier [斎藤p.49;岡田光弘p.30;De LaFuente,p.8]
 などと呼ばれる論理記号。

・「∀ + 変項 ∈範囲 + 2項述語(2変数命題関数)」というかたちのなかの、
 「∀+変項」という部分は、 
   全称量化子 [斎藤p.49]
   全称作用素 [前原p.4;松本p.28;中内p.82]   
   universal quantifier [前原p.4;斎藤p.49]
 と呼ばれる。
  *岡田章は、記号「∀」そのものを「全称量化子」と呼ぶ(p.252)が、
   どうなのだろう?


【量化】

・全称量化子・全称作用素「∀ + 変項 ∈範囲 」を
  2項述語(2変数命題関数)の前につけて
 「∀ + 変項 ∈範囲 + 2項述語(2変数命題関数)」というかたちにする行為を、
 
   全称量化子による量化 [斎藤p.49]
   全称量化 [野矢 p.213]
   普遍量化 [本橋pp.40-41]
   
 などと呼ぶ。
 別の文脈で、「《変項》の束縛bound」と呼ぶこともある[→詳細]。

  [岡田光弘p.31;]述語の前に、∀x,∃xをつけること[井関p.26]

      





【スコープ】

・「∀ + 変項∈範囲 + 2項述語(2変数命題関数)」というかたちのなかで、
 全称量化子・作用素「∀ + 変項∈範囲 」によって量化された
  「2項述語(2変数命題関数)」
 の部分は、
 全称量化子・作用素「∀ + 変項∈範囲 」の
  スコープscope[岡田光弘p.31;松本p.28]
  適用範囲[松本p.28]
  視野
[高崎V-1.5]
  作用域[高崎V-1.5]
  作用範囲[前原1章§8(p.24)]
 などと呼ばれる。
 
  ※「∀ + 変項∈範囲 + 2項述語(2変数命題関数)」の後ろに、記号が続いていく場合、
   どこまでが「∀ + 変項∈範囲」のスコープなのか、はっきりしなくなることがある。
   そういうときは、
   「∀ + 変項∈範囲」のスコープがどこまでかを明示するために、
   「∀ + 変項∈範囲」の適用範囲に入っている述語を()で括る。
      





【束縛する/束縛変項/自由変項】

・  ∀x∈範囲 を、x,yの関係・条件P(x)の前につける行為を、
 「変項(変数)xを束縛するbound」と呼ぶ。[井関p.26] 

・ 「  ∀x∈範囲 ( x,yの関係P ) 」
  「  ∀x∈範囲 ( x,yが満たす条件P ) 」
  「  ∀x∈範囲 ( P(x,y) ) 」
 において、
 「∀x∈範囲」のスコープにある 変項x 

  つまり、
   「∀x∈範囲」によって量化された2項述語(2変数命題関数) 
    x,yの関係P 
    x,yが満たす条件P 
    P(x,y)    
   のなかの変項x

 は、
  束縛変項 (束縛変数) bound variable
 と呼ばれる。[斎藤p.50;前原1章§7-8][岡田光弘p.31;]
       [本橋2.4(pp.31-34))]

・ 「  ∀x∈範囲( x,yの関係P ) 」
  「  ∀x∈範囲( x,yが満たす条件P ) 」
  「  ∀x∈範囲( P(x,y) ) 」
 において、
 「∀x∈範囲」のスコープにある 変項y 

  つまり、
   「∀x∈範囲」によって量化された2項述語(2変数命題関数) 
     x,yの関係P 
     x,yが満たす条件P 
     P(x,y)    
   のなかの変項y
 は、
 自由変項 (自由変数) free variable
 と呼ばれる。[岡田光弘p.31;井関p.29;前原1章§8(p.24)] 






【文献−数学基礎論】
 ●前原昭二『記号論理入門』第1章§7多変数(pp.20-23);§8自由変数束縛変数(pp.23-26)。
 ・井関清志『集合と論理』§1.2(pp.6-7);§1.5(pp.24-30)。
 ・高崎金久『数理論理学入門』V.述語論理の意味論-1.4 量化子の使い方;1.5 変数の出現位置と視野

【文献−分析哲学・論理学】
 ・戸田山『論理学をつくる』7.1.4多重量化(p.167)

【文献−数学一般】
 ●本橋『新しい論理序説』;2.4(pp.31-34):自由変数と束縛変数;3.2(pp.40-43);4(pp.62-83):述語と量化とその読み下し方について豊富な具体例。



 



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「∀x∈S P(x,y) 」の読み下し例:一覧  

【英語】

"for all  x in S , the pair (x,y) has property P."
             [De La Fuente,p.8]

【日本語】

・「 すべての『Sに属す対象』xについて、P(x,y) 」[本橋p.70] 
 「 任意の『Sに属す対象』xにたいして、P(x,y) 」[斎藤p.52] 
 「 任意の『Sに属す対象』xについて、P(x,y) 」[本橋p.70] 
 などと読み下す。

・2項述語(2変数命題関数)P(x,y) は、
  「x,yはPの関係にある」[前原p.20;岡田光弘2008定義4.1脚注(p.30)]
  「x,yは条件Pを満たす」[前原p.21?]
 と読むのだったから、
 これに従うと、
 「 ∀x∈S P(x,y) 」
 は、 
 「 すべての/任意の『Sに属す対象』xにたいして(について)、
     x,yはPの関係にある/条件Pを満たす 」
 と読み下せる。

※具体例:∀x∈S ( x loves y ) の読み /  ∀y∈Y ( x loves y ) の読み    
※関連事項−二項述語の量化: ∀x P(x,y)の読み / ∃x P(x,y)の読み / ∃x∈X P(x,y)の読み
※関連事項−二項述語の二重量化:「∀x∈S ∀y∈T P(x,y)」の読み/「∃x∈S ∀y∈T P(x,y)」の読み/「∀x∈S∃y∈T P(x,y)」の読み/「∃x∈S ∃y∈T P(x,y)」の読み 
 




【文献】
 ・中谷『論理』6.3A多変数の命題関数の限定命題(p.141)
 ●本橋『新しい論理序説』4.1(p.64):
 ●齋藤『日本語から記号論理へ』2章§2全称量化子(pp.48-55))
 ・戸田山『論理学をつくる』7.1.4多重量化(pp.167-9)
 ●De La Fuente, Mathematical Methods and Models for Economists,1.2.a.Properties and Quantifiers(pp.8-9):二重量化。英語での読み下し例


 


 



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「∀+変項∈範囲+二項述語」の具体例 



【例】

・∀x∈S ( x loves y )  /  ∀y∈Y ( x loves y )   

・∀n∈N ( 「《数列》の第n項」<「《数列》の第n+1項」) 

・∀n∈N ( 「《数列》の第n+1項」<「《数列》の第n項」 ) 

・∀n∈N ( 「《数列》の第n項」≦「《数列》の第n+1項」) 

・∀n∈N ( 「《数列》の第n+1項」≦「《数列》の第n項」)

・∀x∈A ( x≦M ) / ∀x∈A ( m≦x )         

【例】

 ・以下、
  Choreo (x,y)は
  「xの振り付けは、yによって考案される」という2項述語(2変数命題関数)
  を表すとする。
 ・「∀x ∈Perfume  Choreo (x,y) 」は、
  「Perfumeに所属する任意のxについて、Choreo (x,y)」
  すなわち、
  「Perfumeに所属する任意のxについて、xの振り付けは、yによって考案される」
  と読み下され、
  「Perfumeの全メンバーの振り付けは、yによって考案される」
  という一変項yの命題関数(一項述語)を意味する。
 
 ・「∀x ∈Perfume  Choreo (x,y)」は、
  「 ∀x ( x ∈Perfume ⇒ Choreo (x,y)」の略記だから、
  これらは、同じ意味で、互いに言い換えてよい。
 









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