Up 7.3.2 順序関係の基本定理  


 以下は定理シェマであり,≦が順序関係であることを示す:
    (1) num≦num
    (2) ((num≦num1)∧(num1≦num)) ⊃num=num1
    (3) ((num≦num1)∧(num1≦num11)) ⊃num≦num11
また,(2)の証明では,証明すべき定理シェマとして以下のものが問題になる:
  1. ¬(num′=num)
  2. ¬(num+num1=num)
  3. ((trm=trm1)∧¬(trm=trm11)) ⊃¬(trm1=trm11)
  4. num+num11=num1 ⊃¬(num=num1)
  5. num<num1 ⊃¬(num=num1)
  6. ¬(num<num)
  7. num+num11=num1⊃num<num1
  8. (num<num1∧num1<num11)⊃num<num11

 ここでは,つぎのことを確認する意味で,(2)の証明に至るこれらの定理シェマの証明をすべて示すことにする:
    《手続きとして示せば極めて煩瑣なことを,手続きを殊更意識に上らせずにわれわれのカラダは実践できる》

  1. (N1) より ¬(1′=1)。また,

      (a′)′=a′ ←─ num′=num1
        ↓(N2)
      a′=a ←─ num=num1

    より,
      ¬(a′=a)⊃¬((a′)′=a′)

    よって,(N3) から所期の定理シェマを得る。

  2. 先ず,¬(1+b=1):

        ε
        ↓(N1)
      ¬(b′=1) ←─ ¬(num′=1)
        ↓(A1)
      v¬(b+1=1) ←─ ¬(num+1=1)
       ‖
      ¬(b+1=1) ←─ ¬(num+num1=1)
        ↓§7.2.2,(2)
      ¬(1+b=1) ←─ ¬(num1+num=1)


    また,

      a′+b=a′ ←─ num+num1=num11
        ↓§7.2.2,(2)
      b+a′=a′ ←─ num1+num=num11
       ‖
      b+a′=a′ ←─ num+num1′=num11
        ↓(A2)
      (b+a)′=a′ ←─ (num+num1)′=num11
       ‖
      (b+a)′=a′ ←─ num′=num1
        ↓(N2)
      b+a=a ←─ num+num1=num11
        ↓(E2)
      a+b=a ←─ num1+num=num11


    よって,¬(a+b=a)⊃¬(a′+b=a′)。(N3)から,¬(a+b=a)。

  3. 項 f,g,h(記号‘f′,‘g′,‘h′ はメタ記号)に対し,以下の両方向の変形が成り立つ:

      (f=g)∧¬(f=h)⊃¬(g=h) ←─ sen∧sen1⊃sen11
        (C4)
      ¬((f=g)⊃¬¬(f=h))⊃¬(g=h) ←─ ¬(sen⊃¬sen1)⊃sen11
       ‖
      ¬((f=g)⊃¬¬(f=h))⊃¬(g=h) ←─ ¬sen1⊃¬sen
        (T7),(C1)
      (g=h)⊃((f=g)⊃¬¬(f=h)) ←─ sen⊃sen1
       ‖
      (g=h)⊃((f=g)⊃¬¬(f=h)) ←─ sen11⊃(sen1⊃¬¬sen)
        (C1)
      (g=h)⊃((f=g)⊃(f=h)) ←─ sen11⊃(sen1⊃sen)

    一方,(g=h)⊃((f=g)⊃(f=h)) は,(E3)より定理。

    • a+c=b (仮定) ←─ sen
        ↓[2]
      a+c=b ←─ sen
      &&
      ¬(a+c=a)¬(num+num1=num)
       ‖
      a+c=b ←─ trm=trm1
      &&
      ¬(a+c=a) ¬(trm=trm11)
        ↓[3]
      ¬(b=a) ←─ ¬(trm1=trm11)
       ‖
      ¬(b=a) ←─ ¬(trm=trm1)
        ↓[2]
      ¬(a=b) ←─ ¬(trm1=trm)


  4. 数項 a,b と,これらの中に自由変項として現われない数変項 x に対し,

      a<b ←─ num<num1
        ↓(定義)
      (∃x)(a+x=b) ←─ (∃num11)(num+num11=num1)
        ↓[4]
      (∃x)(a+x=b) ←─ (∃num11)(num+num11=num1)
      &&
      (a+x=b)⊃¬(a=b)(num+num11=num1)⊃¬(num=num1)
        ↓(Q4)
      (∃x)(a+x=b) ←─ (∃num11)(num+num11=num1)
      &&
      (∃x)(a+x=b)
       ⊃(∃x)(¬(a=b))
      (∃num11)(num+num11=num1)
       ⊃(∃num11)(¬(num=num1))
        ↓(MP)
      (∃x)(¬(a=b)) ←─ (∃num11)(¬(num=num1))
       ‖
      (∃x)(¬(a=b)) ←─ (∃trv)nf[tvr]
        ↓(Q3)
      ¬(a=b) ←─ nf[tvr]


    •   ε
        ↓(E1)
      a=a ←─ trm=trm
       ‖
      a=a ←─ num=num1
        ↓[5]
      ¬(a<a) ←─ ¬(num<num1)


  5. 数項 a,b,c と,これらの中に自由変項として現われない数変項 x に対し,

      a+c=b ←─ sen[trv↓trm]
        ↓(Q1)
      (∃x)(a+x=b) ←─ (∃trv)sen
       ‖
      (∃x)(a+x=b) ←─ (∃num11)(num+num11=num1)
        ↓(定義)
      a<b ←─ num<num1


  6. 数項 a,b,c と,これらの中に自由変項として現われない数変項 x,y に対し,

      a<b∧b<c ←─ num<num1∧sen
        ↓
      (∃x)(a+x=b)∧b<c ←─ (∃num11)(num+num11=num1)∧sen
       ‖
      (∃x)(a+x=b)∧b<c ←─ sen∧num<num1
        ↓
      (∃x)(a+x=b)∧(∃y)(b+y=c) ←─ sen∧(∃num11)(num+num11=num1)
       ‖
      (∃x)(a+x=b)∧(∃y)(b+y=c) ←─ (∃tvr)sen∧nf[tvr]
        ↓(Q2)
      (∃x)(a+x=b∧(∃y)(b+y=c)) ←─ (∃tvr)(sen∧nf[tvr])
       ‖
      (∃x)(a+x=b∧(∃y)(b+y=c)) ←─ (∃tvr1)(nf[tvr]∧(∃tvr)sen)
        ↓(Q2)
      (∃x)((∃y)(a+x=b∧b+y=c)) ←─ (∃tvr1)((∃tvr)(nf[tvr]∧sen))
       ‖
      (∃x)((∃y)(a+x=b∧b+y=c)) ←─ (∃tvr1)((∃tvr)(num=num1∧num1+num11=num111))
        ↓§7.2.2,(0),(Q4)
      (∃x((∃y))((a+x)+y=c)) ←─ (∃tvr1)((∃tvr)(num+num11=num111))
       ‖
      (∃x)((∃y)((a+x)+y=c)) ←─ (∃tvr1)((∃tvr)((num+num1)+num11=num111))
        ↓(Q4)
      (∃x)((∃y)(a+(x+y)=c)) ←─ (∃tvr1)((∃tvr)(num+(num1+num11)=num111))
       ‖
      (∃x)((∃y)(a+(x+y)=c)) ←─ (∃tvr1)((∃tvr)(num+num11=num1))
        ↓(Q4)
      (∃x)((∃y)(a<c)) ←─ (∃tvr1)((∃tvr)num<num1)
       ‖
      (∃x)((∃y)(a<c)) ←─ (∃tvr1)((∃tvr)nf[tvr])
        ↓(Q3)
      (∃x)(a<c) ←─ (∃tvr1)nf[tvr]
       ‖
      (∃x)(a<c) ←─ (∃tvr)nf[tvr]
        ↓(Q3)
      a<c ←─ nf[tvr]


    (2) の証明:

      a≦b∧b≦a ←─ num≦num1∧sen
        ↓(定義)
      ((¬(a<b)⊃a=b)∧(b≦a) ←─ (¬(num<num1)⊃num=num1)∧sen
       ‖
      ((¬(a<b)⊃a=b)∧(b≦a) ←─ sen∧(num<num1)
        ↓(定義)
      (¬(a<b)⊃a=b)∧(¬(b<a)⊃a=b) ←─ sen∧(¬(num<num1)⊃num=num1)
       ‖
      (¬(a<b)⊃a=b)∧(¬(b<a)⊃a=b) ←─ (sen⊃sen11)∧(sen1⊃sen11)
        ↓(T9)
      (¬(a<b)∨¬(b<a))⊃a=b ←─ (sen∨sen1)⊃sen11
        ↓
      ¬(a<b∧b<a)⊃a=b ←─ ¬(sen∧sen1)⊃sen11
       ‖
      ¬(a<b∧b<a)⊃a=b ←─ sen⊃sen1
        ↓
      ¬(a=b)⊃(a<b∧b<a) ←─ ¬sen1⊃sen
        ↓[8]
      ¬(a=b)⊃(a<b∧b<a) ←─ sen
      &&
      (a<b∧b<a)⊃(a<a)(num<num1∧num1<num11)⊃(num<num11)
       ‖
      ¬(a=b)⊃(a<b∧b<a) ←─ sen⊃sen1
      &&
      (a<b∧b<a)⊃(a<a)sen1⊃sen11
        ↓
      ¬(a=b)⊃(a<a) ←─ sen⊃sen11
       ‖
      ¬(a=b)⊃(a<a) ←─ sen⊃sen1
        ↓
      ¬(a<a)⊃a=b ←─ ¬sen1⊃¬sen
        ↓[6]
      ¬(a<a)⊃a=b ←─ sen⊃sen1
      &&
      ¬(a<a)sen
        ↓
      a=b ←─ sen1