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1.  (a) Let ϕ = (q1  → ((-q2 ) → q1 )), ψ 1  = (p1  → p2 ) and ψ2  = (p1  A p2 ).  Draw the parsing trees for ϕ [ψi /qi] and ψ1 [ϕ/p1 , ϕ/p2].

(b)  Consider the set of propositions in the language with logical connectives A and

-. Define what it means for a function ν : PROP → {0, 1} to be a valuation.

(c)  Suppose that ϕ is a formula using only the connectives A and ^.  Show that if ν is a valuation such that Ipi = 1 for all i then Iϕ冂v  = 1.

2.  (a) Define what it means for a proposition to be satisfiable, for a set of propositions to be satisfiable, for a set of propositions to be nitely satisfiable, and for a proposition to be a tautology.

(b)  Show that if a set of propositions Γ is nitely satisfiable and ϕ is a proposition

then at least one of Γ n ϕ or Γ n (-ϕ) is nitely satisfiable.

(c) Let Γ be a maximal satisfiable set of propositions in the language with logical

connectives - and ^. Show that the function ν : PROP → {0, 1} defined by Iϕ冂v  = 1 iff ϕ e Γ

is a valuation.

3.  (a)     (i) Explain what it means for a set of propositions Γ to be inconsistent.

(ii)  Show that if Γ is consistent and Γ b (ϕ ^ ψ) then at least one of Γ n ϕ or Γ n ψ is consistent.

(iii)  Give an example of an infinite rooted tree without an infinite path. (b) Prove the following using natural deduction:

{((p → q) → ((r → s) → t)), q, ((s → r) → s)} b t


4.   (a)  State the soundness and completeness theorems for rst order predicate logic. (b)  State and prove the countable L_os-Vaught Theorem.

(c) Let c have the following nonlogical symbols:

● a binary predicate symbol E; and

● two unary predicate symbols P and Q.

For each n ≥ 1, let ϕ.  be the sentence which says that there are at least n distinct elements satisfying the predicate P , and for each n  ≥  1 let ψ.  be the sentence which says there are at least n distinct elements satisfying the predicate Q. Let T be the theory in c with the following axioms:

●  (Vx)(Px V Qx)

●  (Vx)-(Px A Qx)

● ϕ.  and ψ.  for all n ≥ 1

●  (Vx)(Vy)(Exy 4 (Px A Qy))

Prove that T is consistent and complete.

5.   (a) Define the class of register machines, and give a description of their operation.

Define what it means for a function f : 冈0(k)  → 冈0  to be computable.     (b) Find register machines which compute each of the following functions:

(i)  f : 冈0(2)  → 冈0 , f(n, m) = n + m.

(ii)  f : 0(2) → 冈0 , f(n, m) = n - m if n m, and f(n, m) = 0 otherwise.

(c) Prove that the following functions are computable:

(i)  f(n) = 2.

(ii)  f(n) = |log2 (n)|, where |x| is the oor function.

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