自由變元

自由變元(free variable)是一種變元，指在一個公式中自由出現的變元。自由變元的一個重要特徵是取值不確定，則所在公式的值也不確定。

在謂詞公式∀x(A)或∃x(A)中，稱A為相應量詞的作用域或轄域，量詞中的x稱為指導變元或作用變元，轄域中的x稱為約束變元(簡稱約束元)，其餘的變元稱為自由變元(簡稱自由元)。

通俗地說，轄域是量詞所約束的範圍。受量詞約束的個體變元稱為約束變元，不受量詞約束的個體變元稱為自由變元。

基本介紹

• 中文名：自由變元
• 外文名：FreeVariable
• 所屬學科：數學
• 特點：不受量詞約束的個體變元
• 相關概念：謂詞公式、作用域、約束變元等

基本介紹

定義

在一個謂詞公式中，形如 或 的部分稱為x的約束部分。 、 後面所跟的x稱為量詞的指導變元或作用變元。P(x)稱為相應量詞的轄域或作用域。在作用域中x的一切出現，稱為約束出現，x稱為約束變元。若x的出現不是約束出現，則稱為自由出現，x稱為自由變元。

自由變元是不受約束的變元，雖然它有時也在量詞的作用域中出現，但它不受相應量詞中指導變元的約束。

注意點

對約束變元和自由變元有如下說明：自由變元是不受約束的變元，雖然它有時也在量詞的作用域內出現，但它不受相應量詞中指導變元的約束．故我們可把自由變元看做公式中的參數。若一個公式中的所有變元均呈約束出現而無自由出現，則此公式是確定的，能夠判別其真假。所以，呈約束出現的變元已經由不確定轉化為確定的了。從約束變元的概念可以看出， 是n元謂詞，它有n個相互獨立的自由變元，若對其中k個變元進行約束則成為n-k元謂詞，因此，謂詞公式中如果沒有自由變元出現，則該公式就成為一個命題。

主要題型

為了正確地理解謂詞公式，必須準確地判斷出量詞的作用域以及哪些是自由變元，哪些是約束變元。一般地，判斷量詞的作用域要看其後是否跟有括弧，若有括弧，則括弧內的子公式為相應量詞的作用域，否則與量詞鄰接的子公式為其作用域。判斷給定公式中的個體變元是約束變元還是自由變元，關鍵看它是自由出現還是約束出現。

例題說明

例1 指出下列公式的指導變元、作用域、約束變元和自由變元。

(1)

(2)

(3)

解：

(1) x是指導變元， 的作用域為 ；y也是指導變元， 的作用域為 。在該作用域 中，x是自由出現，y是約束出現。在 的作用域 中，x、y都是約束出現。

(2) x是指導變元，相應量詞 的作用域為 ，從左向右算起，變數x的第一、二次出現是約束出現，x的第三次出現是自由出現。變數y、z的出現都是自由出現。

(3) x、y是指導變元， 的作用域是 ， 的作用域是 ， 的作用域是 。x的最後一次出現為自由出現，其餘為約束出現，y的第一次出現為約束出現，第二次出現為自由出現。變元z為自由出現。

受量詞約束的個體變元稱為約束變元。

例2 “x是整數”可以表示為 。它是一個命題函式，而不是命題，不能判斷真假。故x是自由變元。

例3 “x<y”可表示為“ ”。它也是一個命題函式，而不是命題。故x和y都是自由變元。