Exkurs:Mereogeometrien: Unterschied zwischen den Versionen
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Mereogeometrien sind eine Gruppe spezi­eller logi­scher Forma­lismen um den ''n''-dimen­siona­len Raum basie­rend auf mereo­logi­schen Kalkü­len zu beschrei­ben. Der Inte­ressen­fokus der Mereo­logie liegt auf Teil-Ganzes-Bezie­hungen zwischen soge­nannten ''Indi­viduen''. Anschau­lich kann man sich Indi­viduen als ausge­dehnte Teile des Raumes vorstel­len. | |||
== Beispiel: Axiome == | |||
Der mereologische Kalkül von Clarke, der hier als Beispiel ange­führt werden soll (<bib id='Clarke 1981a'></bib>; hier zitiert nach <bib id='Vieu 1991a'></bib>: S. 120ff), beruht auf der Ele­mentar­rela­tion C(x, y), durch die ‹Indi­viduum ''x'' ist mit Indi­viduum ''y'' verbun­den (connec­ted)› ausge­drückt werden soll und deren Eigen­schaften durch die folgen­den Axi­ome bestimmt wird: | |||
{| class="prettytable" | {| class="prettytable" | ||
| A0.1 | | A0.1 | ||
| <center>∀ x (C(x, x)) ∧ ∀ x ∀ y (C(x, y) → C(y, x))</center> | | <center>∀ x (C(x, x))<br/> ∧ <br/>∀ x ∀ y (C(x, y) → C(y, x))</center> | ||
| Axiom | | Axiom der Re­fle­xi­vi­tät und Sym­me­trie<ref>Re­fle­xi­vi­tät: ‹je­des In­di­vi­du­um ist stets mit sich selbst ver­bun­den›; Sym­met­rie: ‹wenn ein In­di­vi­du­um mit ei­nem an­de­ren ver­bun­den ist, dann ist auch das an­de­re mit dem ers­ten ver­bun­den› (an­schau­lich stel­le man sich da­bei für In­di­vi­du­en räum­li­che Re­gi­o­nen vor).</ref> | ||
|- | |- | ||
| A0.2 | | A0.2 | ||
| <center>∀ x (∀ y ∀ z (C(z, x) ↔ C(z, y)) → x=y)</center> | | <center>∀ x (∀ y ∀ z (C(z, x) ↔ C(z, y)) → x=y)</center> | ||
| Axiom | | Axiom der Ex­ten­sion<ref>Pa­ra­phra­siert: ‹Wenn al­le mit ei­nem In­di­vi­du­um x ver­bun­de­nen In­di­vi­du­en auch mit In­di­vi­du­um y ver­bun­den sind und um­ge­kehrt, dann müs­sen x und y iden­tisch sein› oder <es gibt kei­ne zwei tat­säch­lich von­ein­an­der ver­schie­de­ne In­di­vi­du­en, die bei­de durch ge­nau die­sel­be Men­ge von mit ih­nen ver­bun­de­nen In­di­vi­du­en cha­rak­te­ri­siert wä­ren>.</ref> | ||
|} | |} | ||
== Definitionen und Bewei­se von Theore­men== | |||
Einige der in Clarkes Kalkül mögli­chen Defi­niti­onen sind: | |||
{| class="prettytable" | {| class="prettytable" | ||
| D0.1 | | D0.1 | ||
| <div align="right">DC(x, y)</div> | | style="border-right-width:0pt"| <div align="right">DC(x, y)</div> | ||
| <center>≡<sub>def</sub></center> | | style="border-left-width:0pt; border-right-width:0pt"| <center>≡<sub>def</sub></center> | ||
| | | style="border-left-width:0pt"| ¬ C(x, y) : | ||
| | | ‹x ist un­ver­bun­den mit y› | ||
|- | |- | ||
| D0.2 | | D0.2 | ||
| <div align="right">P(x, y)</div> | | style="border-right-width:0pt" | <div align="right">P(x, y)</div> | ||
| <center>≡<sub>def</sub></center> | | style="border-left-width:0pt; border-right-width:0pt"| <center>≡<sub>def</sub></center> | ||
| ∀ z (C(z, x) → C(z, y)) | | style="border-left-width:0pt"| ∀ z (C(z, x) → C(z, y)) | ||
| | | ‹x ist Teil von y› | ||
|- | |- | ||
| D0.3 | | D0.3 | ||
| <div align="right">PP(x, y)</div> | | style="border-right-width:0pt" | <div align="right">PP(x, y)</div> | ||
| <center>≡<sub>def</sub></center> | | style="border-left-width:0pt; border-right-width:0pt"| <center>≡<sub>def</sub></center> | ||
| P(x, y) ∧ | | style="border-left-width:0pt"| P(x, y) ∧ ¬ P(y, x) | ||
| | | ‹x ist ein ech­ter Teil von y› | ||
|- | |- | ||
| D0.4 | | D0.4 | ||
| <div align="right">O(x, y)</div> | | style="border-right-width:0pt" | <div align="right">O(x, y)</div> | ||
| <center>≡<sub>def</sub></center> | | style="border-left-width:0pt; border-right-width:0pt"| <center>≡<sub>def</sub></center> | ||
| ∃ z (P(z, x) ∧ P(z, y) | | style="border-left-width:0pt"| ∃ z (P(z, x) ∧ P(z, y) | ||
| | | ‹x über­lappt y› | ||
|- | |- | ||
| D0.6 | | D0.6 | ||
| <div align="right">EC(x, y)</div> | | style="border-right-width:0pt" | <div align="right">EC(x, y)</div> | ||
| <center>≡<sub>def</sub></center> | | style="border-left-width:0pt; border-right-width:0pt"| <center>≡<sub>def</sub></center> | ||
| C(x, y) ∧ | | style="border-left-width:0pt"| C(x, y) ∧ ¬ O(x, y) | ||
| | | ‹x ist ex­tern ver­bun­den mit y› | ||
|- | |- | ||
| D0.7 | | D0.7 | ||
| <div align="right">TP(x, y)</div> | | style="border-right-width:0pt" | <div align="right">TP(x, y)</div> | ||
| <center>≡<sub>def</sub></center> | | style="border-left-width:0pt; border-right-width:0pt"| <center>≡<sub>def</sub></center> | ||
| P(x,y) ∧ ∃ z (EC(z, x) ∧ EC(z, y)) | | style="border-left-width:0pt"| P(x,y) ∧ ∃ z (EC(z, x) ∧ EC(z, y)) | ||
| | | ‹x ist ein tan­gen­tia­ler Teil von y› | ||
|- | |- | ||
| D1.1 | | D1.1 | ||
| <div align="right">x=F(α)</div> | | style="border-right-width:0pt" | <div align="right">x=F(α)</div> | ||
| <center>≡<sub>def</sub></center> | | style="border-left-width:0pt; border-right-width:0pt"| <center>≡<sub>def</sub></center> | ||
| ∀ y (C(y, x) ↔ ∃ z (z∊α ∧ C(y, z)) | | style="border-left-width:0pt"| ∀ y (C(y, x) ↔ ∃ z (z∊α ∧ C(y, z)) | ||
| | | ‹x ist iden­tisch mit der Fu­sion der In­di­vi­du­en­menge α› | ||
|- | |- | ||
| D1.2 | | D1.2 | ||
| <div align="right">x+y</div> | | style="border-right-width:0pt" | <div align="right">x+y</div> | ||
| <center>≡<sub>def</sub></center> | | style="border-left-width:0pt; border-right-width:0pt"| <center>≡<sub>def</sub></center> | ||
| F({z : P(z,x) ∨ P(z, y)}) | | style="border-left-width:0pt"| F({z : P(z, x) ∨ P(z, y)}) | ||
| | | ‹x+y ist die Summe von x und y› (das beide In­di­vi­duen um­fas­sen­de “Ge­biet”) | ||
|- | |- | ||
| D1.5 | | D1.5 | ||
| <div align="right">x∧y</div> | | style="border-right-width:0pt" | <div align="right">x∧y</div> | ||
| <center>≡<sub>def</sub></center> | | style="border-left-width:0pt; border-right-width:0pt"| <center>≡<sub>def</sub></center> | ||
| F({z : P(z,x) ∧ P(z, y)}) | | style="border-left-width:0pt"| F({z : P(z, x) ∧ P(z, y)}) | ||
| | | ‹x∧y ist die Schnitt­menge von x und y› (das “Schnitt­ge­biet” der bei­den In­di­vi­duen) | ||
|- | |- | ||
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| | | colspan="3" align="center"|[[Image:mereogeom1.jpg|thumb|Illustra­tion der Rela­tionen O, TP und EC]] | ||
|[[Image:mereogeom1.jpg|thumb| | |||
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|} | |} | ||
Damit kann etwa das folgende Theorem formal bewie­sen werden: | |||
{| class="prettytable" | {| class="prettytable" | ||
| T0.34 | | T0.34 | ||
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|} | |} | ||
(''d.h.: Jeder Randbe­reich (z) einer Region (x), der auch Teil eines Teils von x ist (nämlich von y), ist auch Randbe­reich jenes Teils'') | |||
==»Punkte«== | |||
Hier eine Definition von »Punkt« aus einer Indi­viduen­menge α (wobei Λ die leere Menge sei): | |||
{| class="prettytable" | {| class="prettytable" | ||
| <div align="right">PT(α) </div> | | <div align="right">PT(α) </div> | ||
| <center>≡<sub>def</sub></center> | | <center>≡<sub>def</sub></center> | ||
| | | ¬ α<nowiki>=</nowiki>Λ ∧ ∀ x ∀ y ((x∊α ∧ y∊α) → (EC(x, y) ∨ (O(x, y) ∧ x∧y∊α))) ∧ | ||
∀ x ∀ y ((x∊α ∧ P(x, y)) → y∊α) ∧ ∀ x ∀ y (x+y∊α → (x∊α ∨ y∊α)) | ∀ x ∀ y ((x∊α ∧ P(x, y)) → y∊α) ∧ ∀ x ∀ y (x+y∊α → (x∊α ∨ y∊α)) | ||
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|[[Image:mereogeom2.jpg|thumb| | |[[Image:mereogeom2.jpg|thumb|Illustra­tion zur Konstruk­tion von Punkten]] | ||
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|} | |} | ||
('' | (''d.h.: Alle Individuen, die einen Punkt konsti­tuieren, sind mit­einan­der verbun­den; wenn zwei dieser Indi­viduen über­lappen, dann ist auch ihr Schnittge­biet Ele­ment der konsti­tuieren­den Indi­viduen­menge; jedes Indi­viduum, das ein Ele­ment der den Punkt konsti­tuieren­den Menge enthält, ist eben­falls Teil der Menge; schließlich: Wenn ein Ele­ment der Punkt-konsti­tuieren­den Indi­viduen­menge die “Summe” zweier Indi­viduen ist, müssen auch diese “Summan­den” Teil der Menge sein.'') | ||
Mit diesem Kalkül ist es bereits möglich, topo­logische Rela­tionen zu behan­deln. Er kann zudem leicht zu einer Vollgeo­metrie (d.h. einschließ­lich Richtun­gen und metri­scher Distanz) erwei­tert werden. Das heißt, jede geo­metri­sche Konfi­gura­tion kann durch eine Menge von [[Proposition|Propo­sitio­nen]] dieses Kalküls vollstän­dig beschrie­ben werden. Jede Ana­lyse oder Transfor­mation einer geo­metri­schen Konfi­gura­tion kann den Regeln des Kalküls entspre­chend durch logi­sche Ana­lyse oder Transfor­mation jener Propo­sitionen­menge durchge­führt werden (vgl. etwa <bib id='Pratt-Hartmann 2000a'></bib>). | |||
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''Ausgabe 1: 2013'' | |||
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''Verantwortlich:'' | ''Verantwortlich:'' | ||
* [[Benutzer:Joerg R.J. Schirra|Schirra, Jörg R.J.]] | |||
[[Benutzer:Joerg R.J. Schirra|Schirra, Jörg R.J.]] | |||
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''Lektorat:'' | |||
* [[Benutzer:Tobias Schöttler|Schöttler, Tobias]] | |||
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Aktuelle Version vom 22. Januar 2024, 13:59 Uhr
Exkurs zu: Raum und Geometrie
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Mereogeometrien sind eine Gruppe spezieller logischer Formalismen um den n-dimensionalen Raum basierend auf mereologischen Kalkülen zu beschreiben. Der Interessenfokus der Mereologie liegt auf Teil-Ganzes-Beziehungen zwischen sogenannten Individuen. Anschaulich kann man sich Individuen als ausgedehnte Teile des Raumes vorstellen. Beispiel: AxiomeDer mereologische Kalkül von Clarke, der hier als Beispiel angeführt werden soll ([Clarke 1981a]Clarke, Bowman, L. (1981): A Calculus of Individuals Based on ‘Connection’. Notre Dame Journal of Formal Logic, 22, 3.
Definitionen und Beweise von TheoremenEinige der in Clarkes Kalkül möglichen Definitionen sind: Damit kann etwa das folgende Theorem formal bewiesen werden:
(d.h.: Jeder Randbereich (z) einer Region (x), der auch Teil eines Teils von x ist (nämlich von y), ist auch Randbereich jenes Teils)
»Punkte«Hier eine Definition von »Punkt« aus einer Individuenmenge α (wobei Λ die leere Menge sei):
(d.h.: Alle Individuen, die einen Punkt konstituieren, sind miteinander verbunden; wenn zwei dieser Individuen überlappen, dann ist auch ihr Schnittgebiet Element der konstituierenden Individuenmenge; jedes Individuum, das ein Element der den Punkt konstituierenden Menge enthält, ist ebenfalls Teil der Menge; schließlich: Wenn ein Element der Punkt-konstituierenden Individuenmenge die “Summe” zweier Individuen ist, müssen auch diese “Summanden” Teil der Menge sein.)
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Anmerkungen
Literatur
[Clarke 1981a]Clarke, Bowman, L. (1981): A Calculus of Individuals Based on ‘Connection’. Notre Dame Journal of Formal Logic, 22, 3.[Pratt-Hartmann 2000a]Pratt-Hartmann, Ian (2000): Empiricism and Rationalism in Region-based Theories of Space. Fundamenta Informaticae, 34.[Vieu 1991a]Vieu, Laure (1991): Sémantique des relations spatiales et inférences spatio-temporelles: Une contribution á l'étude des structures formelles de l'espace en Langage Naturel. INRI, Université Paul Sabatier, Toulouse. Ausgabe 1: 2013 Verantwortlich: Lektorat: Seitenbearbeitungen durch: Joerg R.J. Schirra und Marcel Lemmes — (Hinweis) Zitierhinweis: |
