推论3.3
S是含等式的一阶理论。
证明:不难,略。
S是含等式的理论,意味着我们在加法和乘法中可以做“替代”操作,因为⊢x=y⇒B(x,x)⇒B(x,y)成立。 其中,利用Gen和规则A4,上述的变量x,y换成项t,s也是成立的。
命题3.4:对任意的项t,r,s,以下wfs都是S中的定理。
a. t⋅(r+s)=(t⋅r)+(t⋅s), 乘法分配律
b. (r+s)⋅t=(r⋅t)+(s⋅t),乘法分配律
c. (t⋅r)⋅s=t⋅(r⋅s),乘法结合律
d. t+s=r+s⇒t=r,减法律
证明:
a. 用归纳法,记B(x)为t⋅(r+x)=t⋅r+t⋅x。
首先,t⋅(r+0)=t⋅r,由命题3.2o和S5;t⋅r+t⋅0=t⋅r,由S5, 所以B(0)成立。
然后,假设B(x)成立
1. r+x′=(r+x)′,命题3.2e、i
2. t⋅(r+x′)=t⋅(r+x)′,由1和命题3.2o
3. t⋅(r+x′)=(r+x)′⋅t,由2和命题3.2n
4. t⋅(r+x′)=(r+x)⋅t+t,由3和命题3.2m
5. t⋅(r+x)=t⋅r+t⋅x,假设
6. t⋅(r+x′)=(t⋅r+t⋅x)+t,由4、5和乘法交换律、推论3.3
7. t⋅(r+x′)=t⋅r+(t⋅x+t),由6和加法结合律
8. t⋅(r+x′)=t⋅r+t⋅x′,由7、S8和推论3.3
9. B(x)⊢B(x′),由1-8
证毕
b. 利用各种交换律和推论3.3即可
1. (r+s)⋅t=t⋅(r+s),乘法交换律
2. (r+x)⋅t=t⋅r+t⋅s,由1和命题3.4a
3. t⋅r=r⋅t,t⋅s=s⋅t,乘法交换律
4. (r+x)⋅t=r⋅t+s⋅t,由2、3和推论3.3
证毕
c. 用归纳法,记B(x)为(t⋅r)⋅x=t⋅(r⋅x)。
首先,(t⋅r)⋅0=0,由S7;t⋅(r⋅0)=0,由S7和推论3.3;所以,B(0)成立。
然后,假设B(x)成立。
1. (t⋅r)⋅x=t⋅(r⋅x),假设
2. (t⋅r)⋅x′=(t⋅r)⋅x+(t⋅r),由S8
3. (t⋅r)⋅x+t⋅r=t⋅(r⋅x)+t⋅r,由1和推论3.3
4. (t⋅r)⋅x′=t⋅(r⋅x)+t⋅r,由2、3
5. (t⋅r)⋅x′=t⋅(r⋅x+r),由4和命题3.4a、b,乘法交换律
6. (t⋅r)⋅x′=t⋅(r⋅x′),由5、S8和推论3.3
7. B(x)⊢B(x′),由1-6
证毕
d. 用归纳法,记B(x)为t+x=r+x⇒t=r。
首先,证明B(0)成立
1. t+0=r+0,假设
2. t+0=t,r+0=r,由S5
3.