Формулы пропозициональной нечёткой логики составляются из элементов множества переменных и констант 0 (ложь) и 1 (истина) с помощью логических связок Ù, Ú, Ø следующим образом:
1) формулы для всех i = 1, 2, …;
2) 0 и 1 – формулы;
3) если g и f – формулы, то (f Ù g) и (f Ú g) – формулы;
4) если f – формула, то Øf – формула.
Множество всех формул обозначается через F.
Аксиомы нечёткой пропозициональной логики:
(F1) Ø0 = 1,
(F2) A Ù 1 = A, A Ú 1 = 1, A Ù 0 = 0, A Ú 0 = A,
(F3) Ø(A Ù B) = ØA Ú ØB, Ø(A Ú B) = ØA Ù ØB,
(F4) A Ù (B Ú C) = (A Ù B) Ú (A Ù C), A Ú (B Ù C) = (A Ú B) Ù (A Ú C),
(F5) ØØA = A,
для всех A, B, C Î F.
Нечёткой интерпретацией называется произвольная функция , такая, что
t(0) = 0, t(1) =1, t(f Ù g) = min (t(f), t(g)),
t(f Ú g) = max (t(f), t(g)), t(Øf) = 1 – t(f).
Любая функция может быть единственным образом расширена до некоторой интерпретации .
Формула f Î F называется нечётко общезначимой, если для любой нечёткой интерпретации t верно неравенство t(f) ³ 0.5. Формула f Î F называется нечётко противоречивой, если для любой нечёткой интерпретации t верно неравенство: t(f) £ 0.5.
Например, формула нечётко общезначима, а – нечётко противоречива.
Теорема 1. Формула f Î F нечётко общезначима тогда и только тогда, когда f – тавтология в исчислении высказываний K. Формула f Î F нечётко противоречива тогда только тогда, когда она невыполнима в K.
Литералом называется переменная или её отрицание . Конъюнкция литералов называется конъюнктом, дизъюнкция литералов – дизъюнктом.
Например: – конъюнкт, – дизъюнкт.
Формула f Î F называется дизъюнктивной нормальной формой (ДНФ), если для некоторых конъюнктов . Аналогично конъюнкция дизъюнктов называется конъюнктивной нормальной формой (КНФ).
Аксиомы пропозициональной нечёткой логики позволяют переводить любую формулу в ДНФ и в КНФ, в которых не участвуют константы 0 и 1.
Нечёткой импликацией fÞg называется бинарное отношение на F, означающее, что для любой нечёткой интерпретации верно неравенство t(f) £ t(g).
Принцип резолюции
Формула f называется содержащей дополнительные переменные, если в ней участвуют литералы и для некоторого i Î w. Пусть и – такие высказывания, что и не содержат ни , ни в качестве сомножителя, и каждое из и не содержит дополнительных переменных. Тогда называется резольвентой и с ключевым словом и обозначается: . В обычной логике принцип резолюции:
можно применять для доказательства теорем. Следующий пример показывает, что нечёткая импликация:
не всегда верна.
Пример
. Предположим, что при некоторой интерпретации t(x) = 0.3, t() = 0.1, t() = 0.2. Тогда t() = 0.3, t() = 0.7. Следовательно, t() = 0.3. С другой стороны, , и, значит, . Тем не менее, в некоторых случаях этот принцип применять можно.
Теорема 2. Пусть и – высказывания, – резольвента и с ключевым словом . Тогда справедливы утверждения:
1) если , то ;
2) если , то .
В частности, если нечётко общезначима в том смысле, что , то , и значит .