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author | David A. Madore <david+git@madore.org> | 2023-12-17 17:31:43 +0100 |
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committer | David A. Madore <david+git@madore.org> | 2023-12-17 17:31:43 +0100 |
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-rw-r--r-- | transp-inf110-03-super.tex | 227 |
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diff --git a/transp-inf110-03-super.tex b/transp-inf110-03-super.tex new file mode 100644 index 0000000..36485c6 --- /dev/null +++ b/transp-inf110-03-super.tex @@ -0,0 +1,227 @@ +%% This is a LaTeX document. Hey, Emacs, -*- latex -*- , get it? +\documentclass[mathserif,a4paper,aspectratio=169]{beamer} +%\documentclass[a4paper]{article} +%\usepackage[envcountsect,noxcolor]{beamerarticle} +\usepackage[shorthands=off,french]{babel} +\usepackage[utf8]{inputenc} +\usepackage[T1]{fontenc} +\usepackage{lmodern} +\DeclareUnicodeCharacter{00A0}{~} +\DeclareUnicodeCharacter{2026}{...} +% Beamer theme: +\usetheme{Goettingen} +%\usecolortheme{albatross} +%\usecolortheme{lily} +%\setbeamercovered{transparent} +% A tribute to the worthy AMS: +\usepackage{amsmath} +\usepackage{amsfonts} +\usepackage{amssymb} +\usepackage{amsthm} +% +\usepackage{mathrsfs} +\usepackage{mathpartir} +%\usepackage{flagderiv} +% +\usepackage{graphicx} +\usepackage{tikz} +\usetikzlibrary{arrows,automata,calc} +% +\newcommand{\itempoint}{\strut\hbox{\color{beamerstructure}\donotcoloroutermaths$\blacktriangleright$}\nobreak\hskip.5em plus.5em\relax} +\renewcommand{\thefootnote}{\textdagger} +\newcommand{\dbllangle}{\mathopen{\langle\!\langle}} +\newcommand{\dblrangle}{\mathclose{\rangle\!\rangle}} +%\newcommand{\dottedlimp}{\mathbin{\dot\Rightarrow}} +%\newcommand{\dottedland}{\mathbin{\dot\land}} +%\newcommand{\dottedlor}{\mathbin{\dot\lor}} +%\newcommand{\dottedtop}{\mathord{\dot\top}} +%\newcommand{\dottedbot}{\mathord{\dot\bot}} +%\newcommand{\dottedneg}{\mathop{\dot\neg}} +\mathchardef\emdash="07C\relax +\newcommand{\mpdotsabove}[1]{\inferrule*{\vdots}{#1}} +%\setlength{\derivskip}{4pt} +% +% +% +\title{Logique(s) et typage(s) d'ordre(s) supérieur(s)} +\subtitle{INF110 (Logique et Fondements de l'Informatique)} +\author[David Madore]{David A. Madore\\ +{\footnotesize Télécom Paris}\\ +\texttt{david.madore@enst.fr}} +\date{2023–2024} +\mode<presentation>{% +\beamertemplatenavigationsymbolsempty +\usenavigationsymbolstemplate{\vbox{\hbox{\footnotesize\hyperlinkslideprev{$\leftarrow$}\insertframenumber/\inserttotalframenumber\hyperlinkslidenext{$\rightarrow$}}}} +} +\setbeamercolor{myhighlight}{fg=black,bg=white!90!green} +\colorlet{mydarkgreen}{green!50!black} +\begin{document} +\mode<article>{\maketitle} +% +\setlength\abovedisplayskip{2pt plus 2pt minus 2pt} +\setlength\belowdisplayskip{2pt plus 2pt minus 2pt} +% +\begin{frame} +\titlepage +{\footnotesize\center{\url{http://perso.enst.fr/madore/inf110/transp-inf110.pdf}}\par} +{\tiny +\immediate\write18{sh ./vc > vcline.tex} +\begin{center} +Git: \input{vcline.tex} +\end{center} +\immediate\write18{echo ' (stale)' >> vcline.tex} +\par} +\end{frame} +% +\section*{Plan} +\begin{frame} +\frametitle{Plan} +\tableofcontents +\end{frame} +% +\section{Les quantificateurs : discussion informelle} +\begin{frame} +\frametitle{Limitations du calcul propositionnel} + +\itempoint On a parlé pour l'instant de \textbf{calcul + propositionnel}, qui ne connaît que les affirmations logiques et les +connecteurs propositionnels $\Rightarrow,\land,\lor,\top,\bot$. + +\medskip + +\itempoint Mais il y a deux notations logiques essentielles en +mathématiques au-delà de ces connecteurs : les +\textbf{quantificateurs} $\forall,\exists$, qui : +\begin{itemize} +\item prennent une formule $P(x)$ dépendant d'une variable $x$ libre, +\item lient cette variable pour former une nouvelle formule $\forall + x. P(x)$ ou $\exists x. P(x)$. +\end{itemize} + +\medskip + +\itempoint Intuitivement, il faut penser à $\forall$ et $\exists$ +comme des « $\land$ et $\lor$ en famille », c'est-à-dire que : +\begin{itemize} +\item $\forall x.P(x)$, parfois noté $\bigwedge_x P(x)$ est à $P\land + Q$ ce que $\prod_i p_i$ est à $p\times q$, +\item $\exists x.P(x)$, parfois noté $\bigvee_x P(x)$ est à $P\lor Q$ + ce que $\sum_i p_i$ est à $p + q$. +\end{itemize} + +\medskip + +\itempoint Il existe de \alert{nombreux systèmes logiques} différant +notamment en \alert{ce qu'on a le droit de quantifier} (qui sont les +$x$ ici ?). + +\smallskip + +\textcolor{brown}{Commençons par une discussion informelle de + $\forall$ et $\exists$.} + +\end{frame} +% +\begin{frame} +\frametitle{L'interprétation BHK des quantificateurs} + +On a déjà vu l'interprétation informelle des connecteurs, on introduit +maintenant les quantificateurs : + +\begin{itemize} +\item {\color{darkgray} un témoignage de $P\land Q$, est un témoignage + de $P$ et un de $Q$,} +\item {\color{darkgray} un témoignage de $P\lor Q$, est un témoignage + de $P$ ou un de $Q$, et la donnée duquel des deux on a choisi,} +\item {\color{darkgray} un témoignage de $P\Rightarrow Q$ est un moyen + de transformer un témoignage de $P$ en un témoignage de $Q$,} +\item {\color{darkgray} un témoignage de $\top$ est trivial,} \quad + \itempoint {\color{darkgray} un témoignage de $\bot$ n'existe pas,} +\item un témoignage de $\forall x.P(x)$ est un moyen + de transformer un $x$ quelconque en un témoignage de $P(x)$, +\item un témoignage de $\exists x.P(x)$ est la donnée d'un certain + $x_0$ et d'un témoignage de $P(x_0)$. +\end{itemize} + +\end{frame} +% +\begin{frame} +\frametitle{Curry-Howard pour le $\forall$} + +\itempoint On a vu que Curry-Howard fait correspondre +\alert{conjonction logique} $P\land Q$ {\footnotesize (« un témoignage + de $P$ et un de $Q$ »)} avec \alert{type produit} $\sigma\times\tau$ + {\footnotesize (« une valeur de $\sigma$ et une de $\tau$ »)}. + +\medskip + +\itempoint De façon analogue, la \alert{quantification universelle} +$\forall x. P(x)$ {\footnotesize (« une façon de transformer $x$ en un + témoignage de $P(x)$ »)}, qui est une sorte de \emph{conjonction en +famille} $\bigwedge_x P(x)$, correspondra au \alert{type produit en + famille} $\prod_x \sigma(x)$ {\footnotesize (« fonction renvoyant + une valeur de $\sigma(x)$ pour chaque $x$ »)}. + +\medskip + +\itempoint Ceci présuppose l'existence de \alert{familles de types} $x +\mapsto \sigma(x)$ (= types dépendant de quelque chose) dont on puisse +prendre le produit. + +\medskip + +\itempoint Une preuve de $\forall x.P(x)$ correspondra à un terme de +forme $\lambda(x:{?}).\,(\cdots)$, où le type de $(\cdots)$ correspond +à $P(x)$. + +\medskip + +\itempoint Remarquer que $\forall x.P$, si $P$ ne dépend pas de $x$, +« ressemble » à $I \Rightarrow P$ de la même manière que $\prod_{i\in + I} X = X^I$. {\footnotesize (Les détails dépendent de la nature de + la quantification.)} + +\end{frame} +% +\begin{frame} +\frametitle{Curry-Howard pour le $\exists$} + +\itempoint On a vu que Curry-Howard fait correspondre +\alert{conjonction logique} $P\lor Q$ {\footnotesize (« un témoignage + de $P$ ou un de $Q$, avec la donnée duquel on a choisi »)} avec +\alert{type somme} $\sigma+\tau$ {\footnotesize (« une valeur de + $\sigma$ ou une de $\tau$, avec un sélecteur entre les deux »)}. + +\medskip + +\itempoint De façon analogue, la \alert{quantification existentielle} +$\exists x. P(x)$ {\footnotesize (« la donnée d'un $x_0$ et d'un + témoignage de $P(x_0)$ »)}, qui est une sorte de \emph{disjonction +en famille} $\bigvee_x P(x)$, correspondra au \alert{type somme en + famille} $\sum_x \sigma(x)$ {\footnotesize (« donnée d'un $x_0$ et + d'une valeur de type $\sigma(x_0)$ »)}. + +\medskip + +\itempoint Une preuve de $\exists x.P(x)$ correspondra à un terme de +forme $\langle x_0, \cdots\rangle$, où le type de $(\cdots)$ +correspond à $P(x_0)$. {\footnotesize (De nouveau, il faut des + « familles de types ».)} + +\medskip + +\itempoint Remarquer que $\exists x.P$, si $P$ ne dépend pas de $x$, +« ressemble » à $I \times P$ de la même manière que $\sum_{i\in I} X = +I\times X$. {\footnotesize (Les détails dépendent de la nature de la + quantification.)} + +\medskip + +\itempoint Mais Curry-Howard atteint ses limites : il n'est pas dit +que d'une preuve de $\exists x.P(x)$ on \alert{puisse extraire} le +$x_0$ correspondant. {\footnotesize (Les détails dépendent du système + logique précis considéré.)} + +\end{frame} +% +\end{document} |