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Proposition 2Logique du premier ordre

Cohérence

Énoncé

Une théorie TT est cohérente s'il n'existe pas de formule φ\varphi telle que T⊢φT \vdash \varphi et T⊢¬φT \vdash \neg\varphi. Alors :

(i) TT est incohérente si et seulement si elle démontre toutes les formules ;

(ii) si T⊬φT \nvdash \varphi, la théorie T∪{¬φ}T \cup \{\neg\varphi\} est cohérente.

Démonstration

(i) Si T⊢φT \vdash \varphi et T⊢¬φT \vdash \neg\varphi, la tautologie ¬φ→(φ→χ)\neg\varphi \to (\varphi \to \chi) et deux modus ponens donnent T⊢χT \vdash \chi pour toute formule χ\chi. Réciproquement, si TT démontre toutes les formules, elle démontre par exemple x0=x0x_0 = x_0 et ¬ x0=x0\neg\, x_0 = x_0 : elle est incohérente.

(ii) Si T∪{¬φ}T \cup \{\neg\varphi\} était incohérente, elle démontrerait φ\varphi par (i). Le théorème de la déduction donnerait T⊢¬φ→φT \vdash \neg\varphi \to \varphi, et la tautologie (¬φ→φ)→φ(\neg\varphi \to \varphi) \to \varphi donnerait T⊢φT \vdash \varphi, ce qui est exclu.

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