논리학 배우기 · 기초

술어논리

문장 안의 대상·성질·관계를 꺼내어 읽는 법

명제논리가 문장 전체를 p와 q로 다루었다면, 술어논리는 문장 안으로 한 단계 더 들어갑니다. 누가 어떤 성질을 가지는지, 누가 누구와 어떤 관계를 맺는지, ‘모든’과 ‘어떤’이 어디까지 적용되는지를 기호와 실제 문장으로 함께 살펴봅니다.

1논의 영역2술어·관계3변수·상수4모든·어떤5부정6적용 범위7양화사 순서8동일성
책상에서 문장을 읽고 관계를 정리하는 학습자와 곁에서 함께 보는 작은 안경 올빼미

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술어논리의 기본 문장을 읽고 서로 다른 구조를 구별할 수 있습니다

01논의 영역

‘모든’이 가리키는 범위부터 정하기

양화사는 언제나 정해진 대상 범위 안에서 읽습니다

술어논리에서 먼저 정해야 하는 것은 논의 영역입니다. “모든 사람이 제출했다”라고 할 때 ‘모든’이 세상의 모든 사람을 뜻하는지, 오늘 수업에 참여한 학생 전원을 뜻하는지는 문맥에 따라 달라집니다.

논의 영역 D오늘 세미나 참가자 6명

이 페이지에서 ∀x, ∃x가 움직이는 범위를 이 여섯 명으로 정했다고 생각해 봅니다.

눌러서 확인하기 · 같은 문장도 논의 영역이 바뀌면 의미가 달라질까요?

그렇습니다. “모든 사람이 이름표를 받았다”는 문장이 참인지 판단하려면 먼저 어떤 사람들을 대상으로 하는지 정해야 합니다.

02술어·관계

대상의 성질과 대상 사이의 관계

술어는 ‘무엇이 어떠하다’를 표현하는 틀입니다

한 대상의 성질은 한 자리 술어로, 두 대상 사이의 관계는 두 자리 술어로 나타낼 수 있습니다. 문장의 내용은 유지하면서 대상이 들어갈 자리를 분명히 하는 것입니다.

한 자리 술어P(x)

P(x): x는 발표자다.

P(민지): 민지는 발표자다.
두 자리 관계 술어R(x,y)

R(x,y): x는 y에게 책을 빌려 주었다.

R(민지,준호)와 R(준호,민지)는 다를 수 있습니다.
명제논리와의 차이

명제논리는 “민지는 발표자다” 전체를 p로 묶습니다. 술어논리는 그 안을 열어 대상 민지와 성질 ‘발표자다’를 분리합니다.

03변수·상수

자리를 비워 두거나 특정 대상을 지정하기

x와 y는 변수, a와 b 같은 이름은 특정 대상을 가리키는 상수입니다

x변수

어떤 대상이 들어올지 아직 정하지 않은 자리

m상수

민지처럼 특정 대상을 가리키도록 정한 이름

P(x)열린 문장
P(m)x에 민지를 넣은 문장

P(x)만으로는 누가 발표자인지 정해지지 않았기 때문에 보통 참·거짓을 바로 판정하지 않습니다. x에 특정 대상을 넣거나, ∀·∃ 같은 양화사로 x를 묶으면 완성된 문장으로 읽을 수 있습니다.

눌러서 확인하기 · R(x,y)에서 x와 y의 순서를 바꾸어도 같을까요?

관계에 따라 다릅니다. “x가 y의 형제다”처럼 대칭적일 수 있는 관계도 있지만, “x가 y보다 크다”처럼 순서를 바꾸면 뜻이 달라지는 관계도 많습니다.

04모든·어떤

두 개의 기본 양화사

∀는 모든 대상, ∃는 적어도 하나의 대상을 말합니다

∀x P(x)

모든 x에 대하여 P

논의 영역의 모든 대상이 P라는 성질을 가집니다.

∃x P(x)

어떤 x에 대하여 P

P라는 성질을 가진 대상이 적어도 하나 존재합니다.

모든 학생은 등록자다∀x(Student(x) → Registered(x))
어떤 학생은 등록자다∃x(Student(x) ∧ Registered(x))

전칭문에서는 보통 조건문 →를, 존재문에서는 두 성질을 함께 만족한다는 뜻으로 ∧를 사용합니다.

05부정

‘모두’와 ‘어떤’은 부정할 때 서로 바뀝니다

“모두 그렇다”의 부정은 “적어도 하나는 그렇지 않다”입니다

¬∀x P(x)≡∃x ¬P(x)모두 P는 아니다 → P가 아닌 대상이 적어도 하나 있다
¬∃x P(x)≡∀x ¬P(x)P인 대상은 하나도 없다 → 모든 대상이 P가 아니다

원문 모든 참가자가 안내문을 받았다.

정확한 부정 안내문을 받지 않은 참가자가 적어도 한 명 있다.

눌러서 확인하기 · “모든 참가자가 받았다”의 부정이 “아무도 받지 않았다”일까요?

아닙니다. 한 명만 받지 않아도 원래 문장은 거짓이 됩니다. 따라서 정확한 부정은 “받지 않은 참가자가 적어도 한 명 있다”입니다.

06적용 범위

양화사가 어디까지 영향을 주는지 보기

괄호는 양화사의 적용 범위를 보여 줍니다

양화사 뒤의 변수가 문장 어디까지 묶이는지에 따라 뜻이 달라집니다. 긴 식에서는 먼저 가장 바깥의 양화사와 괄호를 확인하는 습관이 중요합니다.

∀x(P(x) → Q(x))

모든 x에 대해, x가 P이면 x는 Q다.

같은 x에 P와 Q를 연결합니다.
(∀x P(x)) → (∀x Q(x))

모든 것이 P라면, 모든 것이 Q다.

두 개의 전칭 명제 전체를 조건문으로 연결합니다.

두 식은 모양이 비슷하지만 같은 뜻이 아닙니다. 괄호는 단순한 장식이 아니라 문장의 구조를 정합니다.

07양화사 순서

‘각자 하나’와 ‘모두에게 같은 하나’ 구별하기

∀x∃y와 ∃y∀x는 서로 다른 상황을 말합니다

∀x ∃y R(x,y)

각자에게 하나씩

모든 학생 x에게, x가 읽은 책 y가 적어도 하나 있다.

학생1→책A학생2→책B학생3→책C
∃y ∀x R(x,y)

모두에게 같은 하나

모든 학생 x가 읽은 공통의 책 y가 적어도 하나 있다.

학생1→책A학생2→책A학생3→책A
눌러서 확인하기 · 학생마다 읽은 책이 하나씩 있으면 공통으로 읽은 책도 반드시 있을까요?

그렇지 않습니다. 학생마다 서로 다른 책을 읽었을 수 있습니다. 그래서 ∀x∃y R(x,y)에서 ∃y∀x R(x,y)가 자동으로 따라오지 않습니다.

08동일성

두 이름이 같은 대상을 가리키는지 표현하기

=는 두 표현이 같은 대상을 가리킨다는 뜻입니다

a = b

a와 b가 같은 대상이다.

x ≠ y

x와 y가 서로 다른 대상이다.

동일성을 사용하면 “정확히 한 명”, “서로 다른 두 사람”, “그 사람이 바로 이 사람” 같은 표현도 논리식으로 다룰 수 있습니다.

정확히 한 명의 발표자가 있다∃x(P(x) ∧ ∀y(P(y) → y = x))P인 x가 적어도 하나 있고, P인 모든 y는 그 x와 같은 대상이라는 뜻입니다.
집합 그림에서 술어논리로

“모든 A는 B”를 집합에서는 A ⊆ B로 보았고, 술어논리에서는 ∀x(A(x) → B(x))로 표현합니다. 같은 관계를 그림과 기호 두 방식으로 읽는 셈입니다.

3문제로 마무리

술어논리 핵심 확인

1. ∃x P(x)는 무엇을 뜻할까요?

P인 대상이 적어도 하나 존재한다는 뜻입니다.

2. ¬∀x P(x)와 동치인 식은?

∃x ¬P(x)입니다.

3. ∀x∃y R(x,y)와 ∃y∀x R(x,y)는 같은 뜻일까요?

일반적으로 같지 않습니다. 양화사의 순서가 바뀌면 대상 선택의 방식이 달라집니다.

사용 설명서에서 더 깊이

직접 조작하며 양화사와 존재를 확인하기

술어논리 완료

이제 ‘누가 무엇을 만족하는가’를 기호와 문장으로 읽을 수 있습니다

논의 영역을 정하고, 술어와 관계를 만들고, ∀·∃와 부정·적용 범위·양화사 순서·동일성을 구별하는 흐름을 한 번 완주했습니다.