università degli studi di siena facoltà di scienze matematiche, fisiche ...
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Se però, per la derivazione, usassimo semplicemente Q∃ risulterebbero ”rigoristi infallibili” anche tutti i giocatori che non ne hanno mai tirato uno. L’unico modo perché il vincolo funzioni solo per chi ha calciato almeno un rigore è la derivazione del vincolo originale per mezzo di Q∃¬∅. ♦ Si può notare un’altra particolarità, quasi ogni derivazione ha la sua inversa (vale a dire la derivazione che dà ”0” tutte le volte che nella prima si ha ”1”, e viceversa): Q0 è chiaramente l’inversa di Q1, Q∅ di Q¬∅, cosí come Q∃ di Q∃, e lo stesso dicasi per le sei che valutano parità o disparità. Rimangono escluse due derivazioni (Q∀ e Q∃¬∅) per le quali non esiste una negazione. In realtà alcuni di questi quantificatori presentano caratteristiche che li rendono poco pratici in alcune circostanze. Esistono alcune condizioni aggiuntive che possono limitare il numero dei quantificatori. Definizione 20 . Un quantificatore Q è coerente se per ogni vincolo V e per ogni singoletto {a} si ha: (Q V )({a}) = V (a) . ♦ Esempio 24 . Non è poi tanto strano che certi quantificatori si comportino diversamente coi singoletti rispetto al vincolo da cui derivano. Alcuni quantificatori si disinteressano completamente di quale sia l’elemento del singoletto, si comportano allo stesso modo con qualsiasi insieme di cardinalità 1. Oltre a quelli banali, fra questi c’è Q∅ , e chiaramente i due che considerano se l’insieme ha cardinalità pari o dispari. Altri sono esattamente ”anti-coerenti”, nel senso che se il vincolo dà 1 sull’elemento del singoletto, il quantificatore darà 0, e viceversa. Questi sono Q∃ e Q∃¬∅ . Q , Q| , Q0 e Q1 non sono coerenti e si comportano con i singoletti secondo le loro particolari caratteristiche. ♦ Si vede come un quantificatore Q(b, ◦) è coerente se e solo se ◦ possiede un elemento neutro sinistro e questo è b. Infatti deve valere b ◦ V (a) = V (a) sia che V (a) sia 1 o 0. Proposizione 6 . Esistono solo quattro quantificatori coerenti: Q∃ , Q∀ , Q|0 e Q|1 . ♦ Definizione 21 . Un quantificatore Q è universale se, comunque preso un vincolo V su X, una funzione f : Y −→ X, ed un sottoinsieme finito A ∈ Pf(Y ), si ha: (Q V )( {f(a), ∀a ∈ A} ) = (Q Vf)( A ) , laddove Vf è il chiaro vincolo su Y indotto da f . ♦ 32
Esempio 25 . Riprendiamo la definizione 16 di pagina 22, quella che deriva i vincoli dai singoli dominî ad un intero record. Immaginiamo di avere un’istanza I su un prodotto cartesiano in cui compaia come dominio l’insieme N dei numeri naturali. Sui records di I possiamo derivare il vincolo su N: V1(n) = 1 se n = 1, altrimenti V1(n) = 0 . Immaginiamo che (Q1 δ×V1)(I) = 1, cioè che i records in cui l’elemento di D sia un 1 sono in numero pari, e che ce ne siano effettivamente almeno due. La proiezione πD(I) darà un sottoinsieme dei numeri naturali in cui il numero 1 comparirà una ed una sola volta. Cioè (Q1 V1)(πD(I)) = 0. Q1 non è un quantificatore universale. ♦ Proposizione 7 . Gli unici quantificatori non universali sono: Q , Q| , Q0 , Q|0 , Q1 e Q|1 . ♦ Cosí, fra tutti i quantificatori derivanti da operatori binarî, gli unici coerenti ed universali sono Q∃ e Q∀ . In base alla definizione 19, per la natura degli operatori binarî, i quantificatori si adattano benissimo ad essere interpretati come algoritmi dalle macchine calcolatrici. Il computer si limiterà a prendere uno per uno gli elementi dell’insieme da analizzare, applicando le regole dell’operatore in questione. C’è però un caso in cui le cose si fanno ancora più semplici. Definizione 22 . Dato un operatore ◦ su un insieme X, diremo che d ∈ X è un elemento finale di ◦ se d ◦ x = d , ∀x ∈ X , ♦ Esempio 26 . Un ”elemento finale” può essere molto utile per snellire l’esecuzione di un algoritmo che calcoli un quantificatore. Dovendo ad esempio riconoscere se un insieme è vuoto o meno ci si può sempre fermare subito, al primo elemento. Anche i comuni quantificatori ∀ ed ∃ possono fornire la soluzione non appena trovano uno 0 (il primo) o un 1 (il secondo). ♦ Quando in un insieme A c’è un elemento finale d, un algoritmo per la determinazione di Q V (A) può essere troncato non appena incontra d. Nella matrice dell’operatore un elemento finale sarà riconoscibile per avere una riga di elementi tutti uguali a sé stesso. Anche qui, fra i quantificatori binarî non banali, gli unici a non avere un elemento finale sono gli stessi che non sono universali: quelli che valutano parità e disparità. 33
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Se però, per la derivazione, usassimo semplicemente Q∃ risulterebbero ”rigoristi<br />
infallibili” anche tutti i giocatori che non ne hanno mai tirato uno.<br />
L’unico modo perché il vincolo funzioni solo per chi ha calciato almeno un<br />
rigore è la derivazione del vincolo originale per mezzo <strong>di</strong> Q∃¬∅. ♦<br />
Si può notare un’altra particolarità, quasi ogni derivazione ha la sua inversa<br />
(vale a <strong>di</strong>re la derivazione che dà ”0” tutte le volte che nella prima si<br />
ha ”1”, e viceversa): Q0 è chiaramente l’inversa <strong>di</strong> Q1, Q∅ <strong>di</strong> Q¬∅, cosí come<br />
Q∃ <strong>di</strong> Q∃, e lo stesso <strong>di</strong>casi per le sei che valutano parità o <strong>di</strong>sparità.<br />
Rimangono escluse due derivazioni (Q∀ e Q∃¬∅) per le quali non esiste una<br />
negazione.<br />
In realtà alcuni <strong>di</strong> questi quantificatori presentano caratteristiche che<br />
li rendono poco pratici in alcune circostanze. Esistono alcune con<strong>di</strong>zioni<br />
aggiuntive che possono limitare il numero dei quantificatori.<br />
Definizione 20 . Un quantificatore Q è coerente se per ogni vincolo V<br />
e per ogni singoletto {a} si ha:<br />
(Q V )({a}) = V (a) . ♦<br />
Esempio 24 . Non è poi tanto strano che certi quantificatori si comportino<br />
<strong>di</strong>versamente coi singoletti rispetto al vincolo da cui derivano.<br />
Alcuni quantificatori si <strong>di</strong>sinteressano completamente <strong>di</strong> quale sia l’elemento<br />
del singoletto, si comportano allo stesso modo con qualsiasi insieme <strong>di</strong> car<strong>di</strong>nalità<br />
1. Oltre a quelli banali, fra questi c’è Q∅ , e chiaramente i due che<br />
considerano se l’insieme ha car<strong>di</strong>nalità pari o <strong>di</strong>spari.<br />
Altri sono esattamente ”anti-coerenti”, nel senso che se il vincolo dà 1 sull’elemento<br />
del singoletto, il quantificatore darà 0, e viceversa. Questi sono<br />
Q∃ e Q∃¬∅ .<br />
Q , Q| , Q0 e Q1 non sono coerenti e si comportano con i singoletti secondo<br />
le loro particolari caratteristiche. ♦<br />
Si vede come un quantificatore Q(b, ◦) è coerente se e solo se ◦ possiede<br />
un elemento neutro sinistro e questo è b.<br />
Infatti deve valere b ◦ V (a) = V (a) sia che V (a) sia 1 o 0.<br />
Proposizione 6 . Esistono solo quattro quantificatori coerenti: Q∃ , Q∀ ,<br />
Q|0 e Q|1 . ♦<br />
Definizione 21 . Un quantificatore Q è universale se, comunque preso<br />
un vincolo V su X, una funzione f : Y −→ X, ed un sottoinsieme finito<br />
A ∈ Pf(Y ), si ha:<br />
(Q V )( {f(a), ∀a ∈ A} ) = (Q Vf)( A ) ,<br />
laddove Vf è il chiaro vincolo su Y indotto da f . ♦<br />
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