Важнейшей функцией логики является установление того, что из чего следует, а значит установление того, какие формулы являются теоремами, а какие нет. Это достигается с помощью аксиоматического метода. При аксиоматическом построении исчисления высказываний выбирают некоторое, небольшое количество формул, которые включают в систему без доказательства. Это аксиомы системы. Остальные формулы могут быть присоединены к системе только тогда, когда они следуют из аксиом или являются определениями. Существует много эквивалентных систем исчисления высказываний, различающихся аксиомами и исходными терминами. Здесь мы опишем систему Д. Гильберта и В. Аккермана. В исчислении высказываний определение формулы такое же, как и в алгебре высказываний.

В качестве аксиом принимаются следующие четыре высказывания:

a) рÚ q®р

b) р® рÚ q

c) рÚ q® q Ú р

d) (р® q) ®( rÚ р ® rÚ q)

e)

В этой системе принимаются три определения:

Д1 φ Ú ψ ≡`φ →ψ

df

Д2 φ Ù ψ ≡`φÚ`ψ

df

Д3 (φ ≡ ψ) ≡ (φ →ψ) Ù (ψ →φ)

df

Здесь символ «» означает равносильные по определению.

Для получения новых формул, как из положенных в основу исходных формул, так и из уже выведенных формул, принимаются два правила:

α) Правило подстановки.

Вместо переменного высказывания можно везде, где эта буква встречается, подставить одну и ту же формулу исчисления высказывания.

β) Схема заключения.

Из двух формул φ и φ → ψ получаем новую формулу ψ.

Из сформулированных правил и аксиом можно вывести новые правила вывода формул.

ПРАВИЛО I. Если φ Ú φ – доказуемая формула, то доказуема также формула φ.

Доказательство: Подставим в α) формулу φ. Получим φ Ú φ→ φ. Поскольку φ Ú φ доказуемая формула, то, по правилу β) доказуема и формула φ.

ПРАВИЛО II. Если φ – доказуемая формула, а ψ – любая другая формула, то формула φ Ú ψ является также доказуемой.

Доказательство: Подставим в в) вместо р формулу φ, а вместо q - формулу ψ. Получаем φ ® φ Ú ψ. Схема заключения дает φ Ú ψ.

ПРАВИЛО III. Если φÚ ψ – доказуемая формула, то доказуема и формула ψ Úφ.

Доказательство: Получаем из с) заменой р на φ, q на ψ и применяем схемы заключения.

ПРАВИЛО IV. Если φ→ ψ доказуемая формула, то формула γÚφ→ γ Ú ψ также доказуема.

Доказательство : Получаем из α) заменой р на φ, q на ψ, r на γ и применяем схемы заключения.

Из аксиом, принятых и выведенных правил можно выводить новые формулы и правила.

Докажем, например, формулу:

(p→q)→((r→p)→(r→q))

Доказательство: Заменим в d) r на`r. Получаем (p→q)→ ((`rÚp)→(`rÚq)), но по Д1 эта формула есть иная запись доказываемой формулы.

Доказательство: Подставим в формулу вместо р формулу ψ, вместо q формулу γ, вместо r формулу φ. Получаем: (ψ → γ )→(( φ→ ψ)→( φ→ γ)) .

Применяя два раза схему заключения, получаем: φ→ γ.

Легко доказать, что в предложенной аксиоматической системе выводимы формулы алгебры высказываний. Докажем например, что формула `рÚp выводима.

Доказательство: Подставляем в в) вместо q переменную р , получаем формулу р→ рÚp. Из а) той же подстановкой получаем рÚp→ р. По правилу У выводим формулу p→ р. По Д1 эта формула представляет собой иную запись формулы`рÚp.