Matematická logika (FSI-SML-A)

Akademický rok 2023/2024
Garant: prof. RNDr. Josef Šlapal, CSc.  
Garantující pracoviště: ÚM všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: angličtina
Cíle předmětu:

Cílem předmětu je seznámit studenty se základními metodami uvažování v matematice. Studenti si osvojí obecné principy predikátové logiky a získají tak schopnost přesného matematického uvažování a vyjadřování. Pochopí obecné principy konstruování matematických teorií a důkazů. Předmět přispěje studentům k osvojení si logického uvažování v matematice a tím i k lepšímu chápání matematických poznatků .
Výstupy studia a kompetence:
Po absolvování předmětu získají studenti schopnost chápání principů axiomatických matematických teorií i schopnost přesného (formálního) matematického vyjadřování. Naučí se také formálně odvozovat nové formule a dokazovat formule dané. Uvědomí si efektivitu formálního uvažování, ale také jeho hranice.
Prerekvizity:
Předpokládá se znalost předmětů Obecná algebra a Metody diskrétní matematiky z balkalářského studia.
Obsah předmětu (anotace):
V předmětu budou systematicky vyloženy základy výrokové a predikátové logiky. Nejprve budou studenti seznámeni se syntaxí a sémantikou těchto logik, pak budou logiky studovány jako formální teorie s důrazem na problematiku dokazování formulí. Prodiskutovány budou také klasické věty o korektnosti, úplnosti a kompaktnosti. Po probrání převodu formulí na prenexní tvar budou uvedeny některé vlastnosti a modely teorií 1. řádu. Pozornost bude také věnována nerozhodnutelnosti teorií 1. řádu vyplývající ze známých Gödelových vět o neúplnosti.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení:

Podmínkou pro zápočet je aktivní účast ve cvičeních a prokázání znalostí při písemných testech, které budou průběžně konány. Zkouška proběhne písemnou formou a je třeba u ní prokázat zvládnutí probrané teorie a schopnost řešit zadaný problém na základě získaných vědomostí.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Cvičení jsou povinná a vyučující bude pravidelně kontrolovat účast. V případě omluvené nepřítomnosti budou studentovi zadány příklady tak, aby se mohl zameškanou látku doučit.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška

1. Úvod do matematické logiky
2. Výroky a jejich pravdivost, logické spojky
3. Jazyk, formule a sémantika výrokové logiky
4. Princip duality, aplikace výrokové logiky
5. Formální systém výrokové logiky
6. Dokazatelnost ve výrokové logice, věta o úplnosti
7. Jazyk predikátové logiky, termy a formule
8. Sémantika predikátové logiky
9. Formální systém predikátové logiky 1. řádu
10. Dokazatelnost v predikátové logice,
11. Prenexní tvar formulí, teorie 1. řádu a jejich modely
12. Věta o úplnosti a o kompaktnosti
13. Nerozhodnutelnost teorií prvního řádu, Gödelovy věty o neúplnosti

    Cvičení 1. Výroky, výrokové spojky, pravdivostní tabulky, tautologie a kontradikce
2. Princip duality, aplikace výrokové logiky
3. Úplné systémy a báze spojek výrokové logiky
4. Nezávislost logických spojek, axiomy výrokové logiky
5. Věta o dedukci a dokazování formulí výrokové logiky
6. Termy a formule predikátové logiky
7. Interpretace, splnitelnost a pravdivost
8. Axiomy a odvozovací pravidla predikátové logiky
9. Věta o dedukci a dokazování formulí v predikátové logice
10.Převody formulí na prenexní tvar
11.Teorie 1. řádu a jejich modely
12. Věta o úplnosti a o kompaktnosti
13. Nerozhodnutelnost teorií prvního řádu, Gödelovy věty o neúplnosti
Literatura - základní:
1. E.Mendelson, Introduction to Mathematical Logic, Chapman&Hall, 2001
2. A. Nerode, R.A. Shore, Logic for Applications, Springer-Verlag 1993
Literatura - doporučená:
3. G. Metakides, A. Nerode, Principles of logic and logic programming, Elsevier, 1996
4. Vítězslav Švejnar, Logika - neúplnost,složitost a nutnost, Academia Praha, 2002
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-MAI-A prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 5 Povinný 2 1 L
N-AIM-A prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 5 Povinný 2 2 L