% -*- TeX:DE -*- %%% ==================================================================== %%% @LaTeX-file $RCSfile: projektbeschreibung.tex,v $ %%% $Revision: 1.40 $ %%% ==================================================================== %%% Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document %%% under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.2 %%% or any later version published by the Free Software Foundation; %%% with no Invariant Sections, no Front-Cover Texts, and no Back-Cover Texts. \newif\ifpdf \ifx\pdfoutput\undefined \pdffalse % we are not running PDFLaTeX \else \pdftrue % we assume that we will run PDFLaTeX \fi \documentclass[a4paper,german,10pt,twoside]{book} \usepackage[german]{babel} \usepackage{makeidx} \usepackage{amsmath,amsthm,amssymb} \usepackage{color} \usepackage[bookmarks,bookmarksnumbered,bookmarksopen, colorlinks,linkcolor=webgreen,pagebackref]{hyperref} %% colorlinks,linkcolor=webgreen,filecolor=webbrown,citecolor=webgreen, \definecolor{webgreen}{rgb}{0,.5,0} %%\definecolor{webbrown}{rgb}{.6,0,0} %%\definecolor{webyellow}{rgb}{0.98,0.92,0.73} %%\definecolor{webgray}{rgb}{.753,.753,.753} %%\definecolor{webblue}{rgb}{0,0,.8} \ifpdf % pdf generation \usepackage[pdftex]{graphicx} \pdfcompresslevel=9 \pdfinfo{ /Author (Michael Meyling) /Title (Hilbert II) /Subject (Darstellung von formal korrektem mathematischen Wissen) /CreationDate (D:20030511230000) /ModDate (D:20050821230000) /Creator (TeX) % default: "TeX" /Producer (pdfTeX) % default: "pdfTeX" + pdftex version /Keywords (Qedeq, Hilbert II, Principia Mathematica II, Grobkonzept, Mathematik, Grundlagen, Axiome, Formale Sprache, Logik, Mengenlehre, Dokumentation, Beweis, Korrektheit) } \pdfcatalog{ % Catalog dictionary of PDF output. /PageMode /UseOutlines % /URI (http://www.qedeq.org/) % pdfscreen-like setting might look like: % /PageMode /none % /ViewerPreferences << % /HideToolbar true % /HideMenubar true % /HideWindowUI true % /FitWindow true % /CenterWindow true % >> } \else % no pdf generation \usepackage{graphicx} \fi \usepackage{xr} \usepackage{epsfig,longtable} \addtolength{\textheight}{7\baselineskip} \addtolength{\topmargin}{-5\baselineskip} \setlength{\parindent}{0pt} % Einrueckung 1. Zeile eines Absatzes \frenchspacing \sloppy % Theorem environments \newtheorem{thm}{Satz}[section] \newtheorem{cor}[thm]{Korollar} \newtheorem{lem}[thm]{Lemma} \newtheorem{rem}[thm]{Bemerkung} \newtheorem{prop}[thm]{Proposition} \newtheorem{ax}{Axiom} %\theoremstyle{definition} \newtheorem{defn}{Definition} \newtheorem{rul}{Regel} \newtheorem*{notation}{Schreibweise} \newtheorem*{prf}{Beweis} % Math definitions \newcommand{\deft}{:=} \newcommand{\defp}{\ :\Leftrightarrow \ } \newcommand{\impl}{\ \rightarrow \ } \newcommand{\equi}{\ \leftrightarrow \ } \newcommand{\conj}{\ \wedge \ } \newcommand{\disj}{\ \vee \ } % Widerspruchszeichen \newcommand{\err}{ \begin{minipage}{\linewidth} %$\underset{\swarrow}{\angle}$ $\hspace*{2.5pt} \angle \vspace*{-5.5pt} \\ \swarrow$ \end{minipage} } \newcommand{\stimes}{\stackrel{\rm S} \times} \newcommand{\N}{\mathbb{N}} \newcommand{\Z}{\mathbb{Z}} \newcommand{\class}[2]{\left\lfloor #1 \right\rfloor_{#2}} \newcommand{\successor}[1]{\mathcal{N}(#1)} \newcommand{\isSet}[1]{\mathfrak{M}(#1)} \DeclareMathOperator{\id}{id} \DeclareMathOperator{\Power}{\mathfrak P} \DeclareMathOperator{\rel}{Rel} \DeclareMathOperator{\fkt}{Fkt} \DeclareMathOperator{\dmn}{Dmn} \DeclareMathOperator{\rng}{Rng} %\DeclareMathOperator{\isSet}{\mathfrak{M}} \title{ \textbf{Hilbert~II} \\ \vspace*{1cm} Darstellung von formal korrektem mathematischen Wissen\\ \vspace*{1cm} Grobkonzept \\ \vspace*{0.1cm} {\small Version 0.64}} \author{Michael Meyling} \date{18.~Januar~2005} \makeindex \begin{document} \maketitle \setlength{\parskip}{5pt plus 2pt minus 1pt} % Abstand zwischen Absaetzen Homepage von \textbf{Hilbert~II}: \url{http://www.qedeq.org/index_de.html} \par \vfill \par Dieses Dokument ist in elektronischer Form an dem folgenden Ort zu finden: \url{http://www.qedeq.org/current/project/projektbeschreibung.pdf} \par Die vorliegende Publikation ist urheberrechtlich gesch{\"u}tzt: \par Copyright \copyright{} 2003 - 2005 Michael Meyling. Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.2 or any later version published by the Free Software Foundation; with no Invariant Sections, no Front-Cover Texts, and no Back-Cover Texts. A copy of the license is included in appendix~\ref{GNU_Free_Documentation_License} entitled \emph{GNU Free Documentation License}. \par Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten w{\"a}ren. Die in diesem Text erw{\"a}hnten Software- und Hardwarebezeichnungen sind in den meisten F{\"a}llen auch eingetragene Warenzeichen und unterliegen als solche den gesetzlichen Bestimmungen. \setlength{\parskip}{0pt} % Abstand zwischen Absaetzen \tableofcontents \setlength{\parskip}{5pt plus 2pt minus 1pt} % Abstand zwischen Absaetzen \chapter*{Zusammenfassung\index{Zusammenfassung} und Management Summary} \addcontentsline{toc}{chapter}{Zusammenfassung und Management Summary} Das Projekt \textbf{Hilbert~II}, besch{\"a}ftigt sich mit der Darstellung und Dokumentation von mathematischem Wissen. Dazu stellt \textbf{Hilbert~II} eine Programmsuite zur Verwirklichung unterschiedlicher Aufgaben bereit. Auch die konkrete Dokumentation mathematischen Grundlagenwissens mit diesen Hilfsmitteln geh{\"o}rt zum Ziel dieses Projekts. \par Dieses Dokument ist eine grobe, fachliche, weitgehend DV-unabh{\"a}ngige Leistungsbeschreibung des zu realisierenden Softwaresystems und der zugeh{\"o}rigen mathematischen Grundlagen. Es werden die grobe Funktionalit{\"a}t und die wesentlichen Daten der Anwendung beschrieben. Dieses Grobkonzept soll es der Mathematikerin erlauben, Inhalt und Aufbau des Softwaresystems zu verstehen und zu beurteilen. Auch einige technische Hinweise und Vorgaben werden angegeben. Dieses Konzept dient auch als Referenz und Entscheidungsgrundlage f{\"u}r das weitere Vorgehen. \par Das mathematische Wissen soll in \emph{formal korrekter} Form \emph{dezentral} im Internet \emph{frei verf{\"u}gbar} gemacht werden. Dazu wird das Wissen in sogenannten \emph{Qedeq-Modulen} organisiert, XML-Dateien die analog zu mathematischen Textb{\"u}chern aufgebaut sind. Wesentlich ist dabei die M{\"o}glichkeit zur formal korrekten Darstellung in einem Pr{\"a}dikatenkalk{\"u}l erster Stufe, die eine maschinelle Auswertung erm{\"o}glicht. Dazu ist ein \emph{Proofchecker}\index{Proofchecker} integriert, der die logische Folgerichtigkeit der formalen Beweise {\"u}berpr{\"u}ft.\footnote{Dabei ist \textbf{Hilbert~II} kein Theorembeweiser\index{Theorembeweiser} oder Theoremfinder im herk{\"o}mmlichen Sinne. Lediglich Zwischenschritte innerhalb von formalen Beweisen werden ermittelt. Dennoch wird es f{\"u}r die Bequemlichkeit entscheidend sein, ob ein dem {\glqq normalen mathematischen Gebrauch\grqq} entsprechender {\"U}bergang von einer Beweiszeile zur n{\"a}chsten von \textbf{Hilbert~II} ermittelt werden kann.} Ein \emph{Qedeq-Viewer} erm{\"o}glicht eine komfortable Betrachtung der Hypertexte. Weitere Analysen, z.~B. zur Satz- und Axiomabh{\"a}ngigkeit, sind ebenfalls vorgesehen. Aus den Qedeq-Modulen k{\"o}nnen mathematische Textb{\"u}cher im \LaTeX-, \mbox{PDF-,} oder HTML-Format generiert werden. Durch die Verweism{\"o}glichkeit auf andere Qedeq-Module kann im Internet ein riesiges mathematisches Wissensnetz aufgebaut werden. \par Dabei ist die formale Korrektheit der dargestellten S{\"a}tze nicht erforderlich, um mathematisches Wissen in Qedeq-Modulen abzubilden. Schon in den ersten Phasen des Projekts kann \textbf{Hilbert~II} mathematisches Wissens aufnehmen. Mathematische Erkenntnisse k{\"o}nnen bereits fr{\"u}hzeitig in Qedeq-Form gebracht und erst sp{\"a}ter in formal korrekter Form erfasst werden. Das Qedeq-Format erm{\"o}glicht die Darstellung verschiedener Detaillierungsstufen von mathematischer Theorie innerhalb eines Moduls. So k{\"o}nnen in der niedrigsten Detaillierung die Haupts{\"a}tze betrachtet werden, in weiteren Stufen sind informale Beweise und weitere Informationen zu sehen und im letzten Schritt sollten dann formale Beweise stehen, deren Korrektheit mit dem Proofchecker {\"u}berpr{\"u}ft wurde. In dem Qedeq-Viewer kann zwischen den Detaillierungsstufen und gegebenenfalls zwischen verschiedenen Sprachen gewechselt werden, ausserdem ist zu erkennen, welchen Korrektheitsgrad\index{Korrektheitsgrad} ein Satz besitzt.\footnote{D.~h. es ist erkennbar, ob ein formal korrekter Beweis vorliegt, und die formale Korrektheit der beim Beweis verwendeten anderen mathematischen S{\"a}tze gegeben ist. Der Korrektheitsgrad steigt je nach Anzahl der erf{\"u}llten Bedingungen.} \par Weitere Einzelheiten zum aktuellen Stand des dieses internationalen Open-Source-Projekts sind auf der Homepage dieses Projekts zu finden: \url{http://www.qedeq.org/index_de.html}. \par Vorwort und Einleitung beschreiben die Ausgangssituation und Problemstellung. Im Kapitel~\ref{Ziele_der_Darstellung} werden die Anforderungen formuliert, die an die Darstellung mathematischen Wissens gestellt werden. Die mathematischen Grundlagen, die der Konzeption und den Textb{\"u}chern von \textbf{Hilbert~II} zugrundeliegen, werden in Kapitel~\ref{Mathematische_Ausgangspunkte} formuliert. Auf technische Einzelheiten wird in Kapitel~\ref{Technischer_Rahmen} eingegangen. Es gibt bereits einen funktionierenden Prototypen, welcher in Kapitel~\ref{Prototyp} vorgestellt wird. Die Arbeitsbereiche dieses Projekts werden in Kapitel~\ref{Arbeitsbereiche} beschrieben. Das Kapitel~\ref{Projektplanung} besch{\"a}ftigt sich mit der initialen Planung des Projektverlaufs. Entwicklungsleitlinien f{\"u}r die Programmentwicklung sind in Kapitel~\ref{Technische_Realisierung} zu finden. Um die Einsatzszenarien geht es in Kapitel~\ref{Einsatzszenarien}. Die Lizenzbedingungen f{\"u}r dieses Dokument sind in Anhang~\ref{GNU_Free_Documentation_License} angegeben. \par Dieses Dokument ist noch in Arbeit und wird von Zeit zu Zeit aktualisiert. Insbesondere sind an den durch {\glqq+++\grqq} gekennzeichneten Stellen noch Erg{\"a}nzungen vorzunehmen. \chapter*{Vorwort} \addcontentsline{toc}{chapter}{Vorwort} Mathematik ist eine Wissenschaft, deren Wissensgeb{\"a}ude im Laufe der Zeit gigantische Ausma{\ss}e angenommen hat. Gebaut auf ein Fundament aus wenigen mengentheoretischen Axiomen, l{\"a}sst sich dieses Geb{\"a}ude mit pr{\"a}dikatenlogischem M{\"o}rtel in schwindelnde H{\"o}hen errichten. %Ein auf mengentheoretische Axiome gestelltes Fundament, auf das mit %pr{\"a}dikatenlogischem M{\"o}rtel Stein auf Stein in schwindelnde H{\"o}hen %get{\"u}rmt wurden. Dieser Aufbau kann im Prinzip von jeder Mathematikerin nachvollzogen werden. Auch von dem letzten T{\"u}rmchen neuester mathematische Erkenntnis kann der Weg ganz nach unten bis in das Fundament verfolgt werden. \par Praktisch durchf{\"u}hrbar ist dieser Weg jedoch kaum. Zumal f{\"u}r Mathematikerinnen mit anderer Spezialdisziplin ist es nicht m{\"o}glich, alle Detailschritte bis in die Niederungen des elementar Einfachen zu {\"u}berblicken oder zu verfolgen. Es fehlt einfach die Zeit diesen langen Weg zur{\"u}ckzulegen. %Deshalb ist es schwierig einen kompletten und detaillierten Beweis f{\"u}r eine {\glqq %schwere\grqq} \footnote{{\glqq Schwer\grqq} bedeutet nicht unbedingt lang und kompliziert, sondern %dass f{\"u}r den Beweis Ideen ben{\"o}tigt werden, die nicht naheliegend, also \emph{schwer zu finden} %sind.} mathematische Aussage in einem einzigen Buch zu finden. Mathematik ist auch die Wissenschaft der Abstraktion, der Untersuchung von Strukturen. Und so thronen {\glqq schwere\grqq}\footnote{{\glqq Schwer\grqq} bedeutet nicht unbedingt lang und kompliziert, sondern dass f{\"u}r den Beweis Ideen ben{\"o}tigt werden, die nicht naheliegend, also \emph{schwer zu finden} sind.} Aussagen und ihre Beweise h{\"a}ufig auf einem Stapel neuer abstrakter Strukturen, die sich die Leserin erst einmal aneignen muss. Daher ist die Voraussetzung f{\"u}r das Lesen von mathematischen Artikeln in der Regel die Kenntnis von mathematischen Standardwerken f{\"u}r die jeweilige Disziplin. Die darin benutzten Nomenklaturen, Definitionen und Konventionen unterscheiden sich nicht nur von Disziplin zu Disziplin, sondern auch schon innerhalb eines Gebietes. \par Dazu sind bestimmte mathematische Werke\index{freier Zugang} nicht einfach zu bekommen. So sie denn noch k{\"a}uflich zu erwerben sind, ist ihr Preis f{\"u}r viele unerschwinglich und zu Bibliotheken haben leider die meisten Menschen keinen Zugang.\footnote{Die Lebensumst{\"a}nde der meisten Menschen dieser Erde sind mit denen in Deutschland vorherrschenden nicht vergleichbar.} Dabei sind mathematische Erkenntnisse {\"o}ffentliches Kulturgut und sollten der {\"O}ffentlichkeit frei zur Verf{\"u}gung stehen. Aber selbst dann, wenn eine Bibliothek in der N{\"a}he und das entsprechende Werk im Bestand vorhanden und nicht verliehen ist, sind auch in Standardwerken nicht alle mathematischen Aussagen richtig, sie enthalten kleinere und gr{\"o}{\ss}ere Fehler. \par Gerade in der mathematischen Spitzenforschung kommt es gelegentlich vor, dass nur wenige Menschen die Beweisschritte f{\"u}r einen mathematischen Satz nachvollziehen k{\"o}nnen und deshalb die Verantwortung f{\"u}r die Korrektheit der mathematischen Argumentation auf wenige Schultern verteilt ist. \par Auch die Verwendung von Erkenntnissen aus anderen mathematischen Disziplinen in der eigenen gestaltet sich h{\"a}ufig als schwierig. Die ben{\"o}tigten Voraussetzungen, Vorbedingungen und notwendigen Definitionen k{\"o}nnen f{\"u}r eine in der Disziplin nicht bewanderte Mathematikerin nicht einfach ermittelt und dann herausgel{\"o}st werden.\footnote{Das zeigt sich schon an ganz einfachen Beispielen. Beim Nachschlagen in B{\"u}chern k{\"o}nnen manche Voraussetzungen leicht {\"u}bersehen werden. Z.~B.: {\glqq In diesem Kapitel bedeutet \emph{K{\"o}rper} stets einen \emph{kommutativen K{\"o}rper}.\grqq} {\glqq Das Pr{\"a}dikat $\subset$ beinhaltet auch die Gleichheit.\grqq} } W{\"u}nschenswert ist ein Hilfsmittel zur automatischen Auflistung dieser Bedingungen und ihre {\"U}berpr{\"u}fung bei der Anwendung. \par Welche Anforderungen k{\"o}nnen aus den zuvor formulierten Problemen nun abgeleitet werden? \par \emph{Mathematische Standardwerke sollten frei verf{\"u}gbar sein. Die darin getroffenen mathematischen Aussagen sollten in einer normierten Sprache verfasst und auch formal nachvollziehbar sein.} \par Gerade in dem jetztzeitigen elektronischem Zeitalter bieten sich L{\"o}sungsm{\"o}glichkeiten f{\"u}r diese Anforderungen an. Die Erarbeitung und Umsetzung solcher L{\"o}sungen ist das Ziel von \textbf{Hilbert~II}. \par Dank geb{\"u}hrt den Professoren \emph{W.~Kerby} und \emph{V.~G{\"u}nther} der Hamburger Universit{\"a}t f{\"u}r ihre inspirierenden Vorlesungen zu den Themen Logik und Axiomatische Mengenlehre. Ohne diese entscheidenden Impulse h{\"a}tte es dieses Projekt nie gegeben. \par Dank auch an \emph{F.~Fritsche} f{\"u}r einige Korrekturvorschl{\"a}ge und inhaltliche Anregungen. \chapter*{Einleitung} \addcontentsline{toc}{chapter}{Einleitung} Mathematik besch{\"a}ftigt sich mit abstrakten Strukturen, welche keinen direkten Bezug zur {\glqq realen\grqq} Welt haben. Diese abstrakten Strukturen sind sehr gut formalisierbar. Die Exaktheit der Mathematik erfordert diesen hohen Grad der Formalisierbarkeit, es kann sogar behauptet werden, dass die meisten Gebiete der Mathematik in einer einfachen formalen Sprache vollst{\"a}ndig beschrieben werden k{\"o}nnen.\footnote{{\"U}ber die Einschr{\"a}nkung durch die Verwendung des Wortes {\glqq meistens\grqq} wird im Folgenden noch eingegangen. Die Frage, ob das Wesen der Mathematik in einer formalen Sprache {\"u}berhaupt erfasst werden kann, stellt sich f{\"u}r \textbf{Hilbert~II} nicht, da in diesem Projekt auch die nat{\"u}rliche Sprache wesentlichen Eingang findet.} \par Grundlage der mathematischen Argumentation ist die \emph{Pr{\"a}dikatenlogik}. Diese wiederum fu{\ss}t auf der \emph{Aussagenlogik}. Jeder \emph{mathematischen Aussage} kann genau ein Wahrheitswert \emph{wahr}, beziehungsweise \emph{falsch} zugeordnet werden. Mathematische Aussagen k{\"o}nnen durch \emph{logische Operatoren} zu neuen mathematischen Aussagen verkn{\"u}pft werden, und dieser Verkn{\"u}pfung kann dann ebenfalls ein Wahrheitswert zugeordnet werden. \par Mathematische Aussagen beziehen sich auf \emph{mathematische Objekte}, denen gewisse \emph{Pr{\"a}dikate} zuerkannt werden. Ausgehend von bestimmten Grundaussagen, den \emph{Axiomen}, welche als wahr angesehen werden, k{\"o}nnen nun mit den \emph{Schlussregeln} der Pr{\"a}dikatenlogik neue mathematische Aussagen abgeleitet werden, die ebenfalls als wahr gelten. Mithilfe einfacher, an den Anfang gestellter Pr{\"a}dikate k{\"o}nnen dann im weiteren Verlauf neue, kompliziertere Pr{\"a}dikate \emph{definiert} werden. \section*{Historische Einbettung} Die \emph{mathematische Logik} untersucht die Grundlagen mathematischer Beweisf{\"u}hrung. Sie wird auch \emph{formale Logik}, \emph{symbolische Logik}, \emph{Logistik} oder \emph{theoretische Logik} genannt und unterscheidet sich von anderen Gestalten der Logik. So besitzt sie eine formalistische Methodik, die sich in Form eines \emph{Kalk{\"u}ls} beschreiben l{\"a}{\ss}t. Dieses formale System behandelt nur die Gestalt von Zeichen und besch{\"a}ftigt sich nicht mit der Deutung dieser Symbole.\footnote{Psychologische, erkenntnistheoretische und metaphysische Fragen werden in der mathematischen Logik nicht behandelt.} \par Die von den Arabern eingef{\"u}hrten mathematischen Methoden haben den Spanier R.~Lullus (ca. 1235-1315) angeregt zu seiner ber{\"u}hmten \emph{Ars Magna}, die dem Wunsch nach einer schematischen Erzeugung aller wahren Aussagen entsprang. Obwohl die Ideen von Lullus von geringem mathematischen Wert sind, hatten sie einen gro{\ss}en Einfluss auf die Nachwelt: noch zweihundert Jahre sp{\"a}ter ver{\"o}ffentlichte Cardano seine algebraischen Algorithmen als Teil der Ars Magna. G.~W.~Leibniz formulierte als einer der ersten die Idee einer formalen Logik. Als eigentlicher Begr{\"u}nder der mathematischen Logik gilt G.~Boole, der unter anderem im Jahr 1854 das Werk \emph{An Investigation of the laws of thought on which are founded the mathematical theories of logic and probabilities} ver{\"o}ffentlichte. C.~S.~Peirce erweiterte diesen Ansatz auf die Pr{\"a}dikatenlogik. Neben vielen weiteren Logikern ist G.~Frege hervorzuheben. Seine 1879 publizierte \emph{Begriffsschrift, eine der arithmetischen nachgebildete Formelsprache des reinen Denkens} enth{\"a}lt bereits ein vollst{\"a}ndiges Kalk{\"u}l der Junktoren- und Quantorenlogik. G.~S.~Peanos Symbolik floss in das epochale Werk \emph{Principia Mathematica\index{Principia Mathematica}} (1910-1913) von A.~N.~Whitehead and B.~Russell ein. In diesem Werk wird ein Kalk{\"u}l vorgestellt, der nicht es nicht nur gestattet die Logik, sondern auch gro{\ss}e Teile der Mathematik aus wenigen Axiomen herzuleiten. \par +++ Bedeutung der Principia Mathematica \\ +++ Hilbert, alles ist formalisierbar \\ +++ Ergebnisse von G{\"o}del \\ \section*{Ausblick} Ist durch dieses letzte Ergebnis von G{\"o}del nicht jeglicher Versuch, die Mathematik zu formalisieren, {\"u}berfl{\"u}ssig? G{\"o}dels Beweis l{\"a}sst sich auch innerhalb einer geeigneten formalen Sprache f{\"u}hren. Dabei kann sich ein solches System auch selbst betrachten, ohne diese Selbstbez{\"u}glichkeit zu kennen. Innerhalb dieses Systems wird dann nachgewiesen, dass das diesem System nachgebildete innere formale System unvollst{\"a}ndig ist. Da also selbst die Unvollst{\"a}ndigkeit in einem formalen System erfasst werden kann, ist in diesem Sinne die \textbf{gesamte} Mathematik formalisierbar. \chapter{Ziele der Darstellung} \label{Ziele_der_Darstellung} Mathematik besteht aus mathematischem Wissen. Zur Vermittlung und Kommunikation muss dieses Wissen dargestellt werden. In diesem Kapitel werden, in dem durch das Vorwort und die Einleitung abgesteckten Rahmen, Anforderungen f{\"u}r die Darstellung von mathematischem Wissen formuliert. Damit werden die Anspr{\"u}che und Ziele definiert, welche durch \textbf{Hilbert~II} verwirklicht werden sollen. \section{Freie Verf{\"u}gbarkeit\index{frei}\index{freier Zugang}} Mathematisches Wissen soll \emph{frei} verf{\"u}gbar gemacht werden. Alle mathematischen Texte von \textbf{Hilbert~II} unterliegen der \emph{GNU Free Documentation License}. Der Zweck dieser Lizenz ist es, Dokumente frei zu halten: jeder und jedem die effektive Freiheit zu sichern, Dokumente zu kopieren und weiter zu verteilen, mit oder ohne {\"A}nderung, entweder kommerziell oder nichtkommerziell. Dabei m{\"u}ssen alle abgeleitete Arbeiten der Dokumente selbst wieder im selben Sinne frei sein. Diese Lizenz gilt auch f{\"u}r dieses Dokument, siehe auch Anhang~\ref{GNU_Free_Documentation_License} \emph{GNU Free Documentation License}. \par Verf{\"u}gbar soll dieses Wissen in \emph{elektronischer} Form sein. Zum einen in Form von Dateien im Format \LaTeX{}, PDF, und HTML. Zum anderen im XML-Format, welches eine elektronische Auswertung erm{\"o}glicht. All diese Dateien werden im \emph{Internet} verf{\"u}gbar sein und sich gegenseitig referenzieren. \section{Formale Form und andere Ansichten} Die mathematischen S{\"a}tze und ihre formalen Beweise sind in einer formalen Sprache gehalten, welche die M{\"o}glichkeit einer automatischen Kontrolle schafft. Aus dem zugeh{\"o}rigen XML-Dateiformat k{\"o}nnen die bereits erw{\"a}hnten Dokumente im Format \LaTeX{}, PDF, und HTML generiert werden. Diese enthalten die formale Sprache nicht mehr, sondern sind in einer dem {\"u}blichen mathematischen Gebrauch m{\"o}glichst {\"a}hnlichen Form gehalten. \par Die Auspr{\"a}gung des XML-Formats f{\"u}r dieses Projekt\footnote{Etwas technischer ausgedr{\"u}ckt: die XSD f{\"u}r die XML-Dateien von \textbf{Hilbert~II}.} wird im Folgenden auch {\emph{Qedeq\index{Qedeq}}\footnote{Die Verwendung des Wortes \emph{Qedeq} leitet sich aus der Abk{\"u}rzung Q.E.D. ab. Um einen weltweit m{\"o}glichst einmaligen Zusatz zu haben, wurde die Abk{\"u}rzung symmetrisch erg{\"a}nzt.}-Format genannt. \par Diese Umwandlung bedeutet in der Regel auch einen Informationsverlust, wenn zum Beispiel verschiedene Operatoren des Qedeq-Formates in dasselbe \LaTeX{}-Symbol umgewandelt werden. Der besseren Lesbarkeit wegen ist das gew{\"u}nscht, in Zweifelsf{\"a}llen {\"u}ber die exakte Bedeutung eines Formelabschnitts ist immer das zugeh{\"o}rige Qedeq-Format heranzuziehen. \section{Textbuch und Referenzen} Die Dokumente entsprechen im Aufbau und Inhalt einem normalen mathematischen Textbuch. In Kapitel und Abschnitte gegliedert, wird das mathematische Wissen schrittweise entwickelt. Au{\ss}erdem ist es mithilfe des Qedeq-Formats m{\"o}glich, alle f{\"u}r einen Abschnitt notwendigen Voraussetzungen\footnote{Dabei handelt es sich um andere Abschnitte, gegebenenfalls auch aus anderen Qedeq-Dokumenten. Falls f{\"u}r einen Satz kein formaler Beweis vorhanden ist, kann diese Abh{\"a}ngigkeit nicht vollst{\"a}ndig ermittelt werden.} zu ermitteln. Ausgehend von einem mathematischen Satz, k{\"o}nnen so also alle Wege in das mathematische Fundament verfolgt werden. Dies kann am bequemsten in dem \emph{Qedeq-Viewer}\index{Qedeq!-Viewer} erfolgen. Dieser kann nicht nur analog zum HTML-Format alle Querverweise verfolgen, sondern verf{\"u}gt {\"u}ber verschiedene Analysem{\"o}glichkeiten, die z.~B. die Abh{\"a}ngigkeit von S{\"a}tzen aufzeigen, Ableitungsregeln begr{\"u}nden oder Definitionen aufl{\"o}sen k{\"o}nnen. \section{Formale Korrektheit\index{Korrektheit, formale}\index{Qedeq!-Format!formale Korrektheit}} Die Kontrolle, ob die formalen Beweise auf formal logischer Ebene korrekt durchgef{\"u}hrt sind, kann mit Hilfe eines \emph{Proofcheckers\index{Proofchecker}} durchgef{\"u}hrt werden. Dazu wird ebenfalls das Qedeq-Format verwendet. Dabei m{\"u}ssen die Beweise in einer hinreichenden Detaillierung vorliegen, so dass eine Beweiszeile jeweils aus den vorherigen nach Anwendung logischer Regeln bzw. syntaktischer Operationen\footnote{Eine syntaktische Operation ist z.~B. die Verwendung von Abk{\"u}rzungen bzw. deren Eliminierung.} folgt. Die M{\"a}chtigkeit dieser Regeln bestimmt die Lesbarkeit solcher formalen Beweise. Eine weiteres Strukturierungsmittel bei der Erstellung eines Qedeq-Dokuments ist die Verwendung von einfachen Hilfss{\"a}tzen. Bei offensichtlicher Klarheit\footnote{Das ist nat{\"u}rlich immer eine sehr subjektive Einsch{\"a}tzung.} kann die Leserin dann die Beweise der Hilfss{\"a}tze {\"u}berspringen und nur den Beweis des Hauptsatzes unter Verwendung der Hilfss{\"a}tze nachvollziehen. \section{Vernetzung\index{Vernetzung}} Mathematik ist kein totes Wissensgeb{\"a}ude sondern erf{\"a}hrt st{\"a}ndig vielf{\"a}ltige Umbauten und Neuorganisationen. Dabei ergeben sich unterschiedliche Standpunkte und immer neue Querverbindungen. Um dieser dezentralen und dynamischen Struktur gerecht zu werden, kann \textbf{Hilbert~II} in einer dezentralen Client/Server-Architektur arbeiten. Als Server kann jeder HTTP- oder FTP-Server dienen, nur auf dem Client l{\"a}uft das eigentliche Programm.\footnote{In sp{\"a}teren Ausbaustufen kann die Architektur zur besseren Verteilung und Skalierung verfeinert werden.} Ausgehend von einer bestimmten Qedeq-Datei werden dann alle vorausgesetzten weiteren Qedeq-Module von den jeweiligen Stellen im Internet angefordert. Bei ausschlie{\ss}lichem Zugriff auf die Formate HTML und PDF ist der Client ein einfacher Web-Browser.\footnote{Eventuell l{\"a}{\ss}t sich die Programmsuite von \textbf{Hilbert~II} auch in ein \emph{Plugin} f{\"u}r einen Webbrowser einbinden.} \section{Sprachen\index{Sprachen}} Qedeq-Module k{\"o}nnen Texte verschiedener Sprachen enthalten, Standardsprache ist jedoch Englisch. Bei der Erzeugung von Ansichten kann eine Sprache ausgew{\"a}hlt werden, f{\"u}r die dieses Qedeq-Modul Texte enth{\"a}lt. So k{\"o}nnen beispielsweise aus einem Qedeq-Modul PDF-Dateien in englischer und in deutscher Sprache erzeugt werden.\footnote{Das Qedeq-Modul muss dazu nat{\"u}rlich englische und deutsche Texte enthalten.} \section{Detailgrad\index{Detailgrad}} Innerhalb eines Qedeq-Moduls sollen auch nichtformale Beweise unterschiedlichen Detailgrades vorhanden sein. So kann beispielsweise in der obersten Stufe ein Beweis oder sogar ein Hilfssatz fehlen ({\glqq trivialerweise gilt\grqq}), in der darunterliegenden Stufe k{\"o}nnte {\glqq aus den Definitionen ergibt sich sofort\grqq} stehen und in der n{\"a}chsten Stufe k{\"o}nnte der formal korrekte Beweis angegeben sein. Bei der Erzeugung von Ansichten ist es dann m{\"o}glich, die Detailtiefe anzugeben. \section{Metaregeln\index{Metaregeln} und Versionen\index{Versionen}\index{Regelversionen}}\label{Metaregeln_und_Versionen} Die Abh{\"a}ngigkeiten von Qedeq-Modulen bilden eine komplexe Struktur.\footnote{Die Abh{\"a}ngigkeiten bilden einen schwach zusamenh{\"a}ngenden, zykelfreien Diagraphen. Die Axiome bilden die Quellen und die Senken sind die Endpunkte der mathematischen Theorie. Eine topologische Sortierung der Knoten, d.~h. der Qedeq-Module, liefert eine Lesereihenfolge.} Wichtigste Quelle ist dabei ein Qedeq-Modul, welches die Axiome der Mengenlehre enth{\"a}lt. Daran anschliessend werden aus den Axiomen Folgerungen gezogen, und durch die Definition neuer Strukturen ergeben sich neue Objekte, deren Eigenschaften analysiert werden. Die Sicht kompliziert sich durch die Benutzung von \emph{Metaregeln}. Metaregeln sind Spracherweiterungen, die eine einfachere Darstellung oder Argumentation erm{\"o}glichen. Im Prinzip lassen sie sich jedoch immer durch die urspr{\"u}ngliche Sprachsyntax ersetzen. Die Benutzung von Metaregeln setzt eine Erweiterung des Proofcheckers und aller anderen Programmteile von \textbf{Hilbert~II} voraus. Daher ist jedes Qedeq-Modul mit einer Regel-Versionsnummer versehen. Jede Version von \textbf{Hilbert~II} kann nur mit Modulen bis zu einer bestimmten Regelversionsnummer umgehen. Deshalb kann es vorkommen, dass ein Qedeq-Modul von einer {\"a}lteren \textbf{Hilbert~II}-Version nicht {\"u}berpr{\"u}ft werden kann. Es empfiehlt sich daher, ein Qedeq-Modul auch in {\"a}lteren Regelversionen vorzuhalten. Dabei ist zu beachten, dass ben{\"o}tigte weitere Qedeq-Module in derselben oder kleineren Regelversionen vorhanden sein m{\"u}ssen, so dass der Proofchecker die Korrektheit komplett pr{\"u}fen kann. \par Zur Ableitung der logischen Regeln, die Vorbedingung f{\"u}r die mathematische Argumentation sind, gibt es zwei weitere Basis-Qedeq-Module. Diese enthalten die Axiome und Definitionen der Aussagen- und P{\"a}dikatenlogik. Daraus werden dann neue S{\"a}tze entwickelt, die zu neuen logischen Metaregeln f{\"u}hren. Diese neuen Metaregeln komplettieren dann die logischen Regeln und bilden die Basis, mit der dann die mathematische Theorie entfaltet werden kann. So wird bei der Entwicklung der Mengenlehre gleich eine h{\"o}here Regelversion verwendet, damit sich die logische Argumentation komfortabel gestaltet und die Mengenlehre den Schwerpunkt bilden kann. \section{Erzeugung und Bearbeitung} Die Erzeugung und Bearbeitung von Qedeq-Modulen ist -- analog zur Arbeit mit \LaTeX{}-Texten -- mit einem einfachen Texteditor m{\"o}glich. Selbstverst{\"a}ndlich kann auch ein XML-Editor zum Einsatz kommen. Ein spezieller komfortabler Editor f{\"u}r Qedeq-Module befindet sich in Planung. \par Der weitaus gr{\"o}{\ss}te Anteil soll jedoch aus \LaTeX-Texten heraus mit speziellen Umwandlungsprogrammen erzeugt werden. Das erleichtert zum einen die Umwandlung von existierenden Dokumenten und erm{\"o}glicht zum andern auch das Arbeiten in einer gewohnten \LaTeX-Umgebung. \chapter{Mathematische Ausgangspunkte} \label{Mathematische_Ausgangspunkte} Mathematik ist das Ziel, aber auch der Ausgangspunkt f{\"u}r \textbf{Hilbert~II}. In diesem Kapitel werden die mathematischen Grundlagen formuliert, auf denen das Projekt fu{\ss}t. Zun{\"a}chst werden die logischen Gesetzm{\"a}{\ss}igkeiten f{\"u}r die Pr{\"a}dikatenlogik erster Stufe definiert. Anschlie{\ss}end werden die Axiome der Mengenlehre notiert. Aus diesen Grundbausteinen kann dann die restliche Mathematik entwickelt werden. \par Die mathematischen Grundlagen, insbesondere die der Mengenlehre, werden in einem gesonderten Dokument gepflegt: \url{http://www.qedeq.org/0_01_05/mengenlehre_1.pdf}. Dort ist ein weiterentwickelter Stand zu finden, der an einigen Stellen auch grunds{\"a}tzlich abweichen kann. In diesem Sinne handelt es sich bei dem Folgendem nur um eine vorl{\"a}ufige und grobe Skizze der mathematischen Ausgangspunkte f{\"u}r dieses Projekt. \section{Logische Axiome}\index{Logik}\index{Axiome!logische} \label{Logische_Grundlagen} Die Grundlagen der bei \textbf{Hilbert~II} verwendeten Logik werden hier zusammengestellt. Die folgende Kalk{\"u}lsprache und ihre Axiome basieren auf den Formulierungen von \emph{D.~Hilbert}, \emph{W.~Ackermann}, \emph{P.~Bernays} und \emph{P.~S.~Novikov}. Aus den hier angegebenen logischen Axiomen und den elementaren Schlussregeln k{\"o}nnen weitere Gesetzm{\"a}{\ss}igkeiten abgeleitet werden. Erst diese neuen Metaregeln f{\"u}hren zu einer komfortablen logischen Argumentation. Siehe auch unter \url{http://www.qedeq.org/mathematics_de.html}. \par Als Symbole kommen die logischen Symbole $L = \{$ \mbox{`$\neg$'}, \mbox{`$\vee$'}, \mbox{`$\wedge$'}, \mbox{`$\leftrightarrow$'}, \mbox{`$\rightarrow$'}, \mbox{`$\forall$'}, \mbox{`$\exists$'} $\}$, die Pr{\"a}dikatenkonstanten\index{Pr{\"a}dikatenkonstante}\index{Konstante!Pr{\"a}dikaten-} $C = \{c^k_i~|~i, k \in \omega\}$, die Funktionsvariablen\index{Funktionsvariablen}\index{Variable!Funktions-}\footnote{Funktionsvariablen dienen der einfacheren Notation und werden beispielsweise zur Formulierung eines identit{\"a}tslogischen Satzes ben{\"o}tigt: $x = y \impl f(x) = f(y)$. Ausserdem bereitet ihre Einf{\"u}hrung die sp{\"a}tere Syntaxerweiterung zur Anwendung von funktionalen Klassen vor.} $F = \{f^k_i~|~i, k \in \omega \land k > 0\}$, die Funktionskonstanten\index{Funktionskonstanten}\index{Konstante!Funktions-}\footnote{Funktionskonstanten dienen ebenfalls der Bequemlichkeit und werden sp{\"a}ter f{\"u}r direkt definierte Klassenfunktionen verwendet. So zum Beispiel zur Potenzklassenbildung, zur Vereinigungsklassenbildung und f{\"u}r die Nachfolgerfunktion. All diese Funktionskonstanten k{\"o}nnen auch als Abk{\"u}rzungen verstanden werden.} $H = \{h^k_i~|~i, k \in \omega\}$, die Subjektvariablen\index{Subjektvariable}\index{Variable!Subjekt-} V = $\{v_i~|~i \in \omega\}$, sowie die Pr{\"a}dikatenvariablen\index{Pr{\"a}dikatenvariable}\index{Variable!Pr{\"a}dikaten-} $P = \{p^k_i~|~i, k \in \omega\}$ vor.\footnote{Unter $\omega$ werden die nat{\"u}rlichen Zahlen, die Null eingeschlossen, verstanden. Alle bei den Mengenbildungen beteiligten Symbole werden als paarweise verschieden vorausgesetzt. Das bedeutet z.~B.: $f^k_i = f^{k'}_{i'} \impl (k = k' \land i = i')$ und $h^k_i \neq v_j$.} Unter der \emph{Stellenzahl} eines Operators wird der obere Index verstanden. Die Menge der nullstelligen Pr{\"a}dikatenvariablen wird auch als Menge der Aussagenvariablen\index{Aussagenvariable}\index{Variable!Aussagen-} bezeichnet: $A := \{p_i^0~|~i \in \omega \}$. F{\"u}r die Subjektvariablen werden abk{\"u}rzend auch bestimmte Kleinbuchstaben geschrieben. Die Kleinbuchstaben stehen f{\"u}r verschiedene Subjektvariablen: \mbox{$v_1 = $ `$u$'}, \mbox{$v_2 = $ `$v$'}, \mbox{$v_3 = $ `$w$'}, \mbox{$v_4 = $ `$x$'}, \mbox{$v_5 = $ `$y$'}, \mbox{$v_5 = $ `$z$'}. Weiter werden als Abk{\"u}rzungen verwendet: f{\"u}r die Pr{\"a}dikatenvariablen $p^n_1 = $ `$\phi$' und $p^n_2 = $ `$\psi$', wobei die jeweilige Stellenanzahl $n$ aus der Anzahl der nachfolgenden Parameter ermittelt wird, f{\"u}r die Aussagenvariablen $a_1 = $ `$A$', $a_2 = $ `$B$' und $a_3 = $ `$C$'. Als Abk{\"u}rzungen f{\"u}r Funktionsvariablen wird festgelegt $f^n_1 = $ `$f$' und $f^n_2 = $ `$g$', wobei wiederum die jeweilige Stellenanzahl $n$ aus der Anzahl der nachfolgenden Parameter ermittelt wird. Bei allen aussagenlogischen zweistelligen Operatoren wird der leichteren Lesbarkeit wegen die Infixschreibweise benutzt, dabei werden die Symbole `(' und `)' verwandt. D.~h. f{\"u}r den Operator $\land$ mit den Argumenten $A$ und $B$ wird $(A \land B)$ geschrieben. Es gelten die {\"u}blichen Operatorpriorit{\"a}ten und die dazugeh{\"o}rigen Klammerregeln. Insbesondere die {\"a}u{\ss}eren Klammern werden in der Regel weggelassen. \par Nachfolgend werden die Operatoren mit absteigender Priorit{\"a}t aufgelistet. $$ \begin{array}{c} \neg, \forall, \exists \\ \land \\ \lor \\ \impl, \equi \\ \end{array} $$ \par Der Begriff \emph{Term\index{Term}} wird im Folgenden rekursiv definiert: \begin{enumerate} \item Jede Subjektvariable ist ein Term. \item Seien $i, k \in \omega$ und $t_1$, \ldots, $t_k$ Terme. Dann ist auch $h^k_i(t_1, \ldots, t_k)$ und falls $k > 0$, so auch $f^k_i(t_1, \ldots, t_k)$ ein Term. \end{enumerate} Alle nullstelligen Funktionskonstanten $\{h^0_i~|~i, \in \omega\}$ sind demzufolge Terme, sie werden auch \emph{Individuenkonstanten} genannt.\footnote{Analog dazu k{\"o}nnten Subjektvariablen auch als nullstellige Funktionsvariablen definiert werden. Da die Subjektvariablen jedoch eine hervorgehobene Rolle spielen, werden sie auch gesondert bezeichnet.} \par Die Begriffe \emph{Formel\index{Formel}}, \emph{freie\index{freie Subjektvariable}\index{Subjektvariable!freie}} und \emph{gebundene\index{gebundene Subjektvariable}\index{Subjektvariable!gebundene}} Subjektvariable werden rekursiv wie folgt definiert: \begin{enumerate} \item Jede Aussagenvariable ist eine Formel, solche Formeln enthalten keine freien oder gebundenen Subjektvariablen. \item Ist $p^k$ eine $k$-stellige Pr{\"a}dikatenvariable und $c^k$ eine $k$-stellige Pr{\"a}dikatenkonstante und sind $t_1, t_2, \ldots, t_k$ Terme, so sind $p^k(t_1, t_2, \ldots t_k)$ und $c^k(t_1, t_2, \ldots, t_k)$ Formeln. Dabei gelten alle in $t_1, t_2, \ldots, t_k$ vorkommenden Subjektvariablen als freie Subjektvariablen, gebundene Subjektvariablen kommen nicht vor.\footnote{Dieser zweite Punkt umfasst den ersten, welcher nur der Anschaulichkeit wegen extra aufgef{\"u}hrt ist.} \item Falls die Formel $\alpha$ die freie Subjektvariable $x_1$ enth{\"a}lt (+++ ist das tats{\"a}chlich erforderlich, dass $x_1$ in $\alpha$ vorkommt?), dann sind auch $\forall x_1~\alpha$ und $\exists x_1~\alpha$ Formeln\footnote{Dabei wird $\forall$ als \emph{Allquantor}\index{Allquantor}\index{Quantor!All-} und $\exists$ als \emph{Existenzquantor}\index{Existenzquantor}\index{Quantor!Existenz-} bezeichnet}, und bis auf $x_1$ bleiben alle freien Subjektvariablen von $\alpha$ auch frei, und zu den gebundenen Subjektvariablen von $\alpha$ kommt $x_1$ hinzu. \item Es seien $\alpha, \beta$ Formeln, in denen keine Subjektvariablen vorkommen, die in einer Formel gebunden und in der anderen frei sind. Dann sind auch $\neg \alpha$, $(\alpha \land \beta)$, $(\alpha \lor \beta)$, $(\alpha \impl \beta)$, $(\alpha \equi \beta)$ Formeln. Subjektvariablen, welche in $\alpha$, $\beta$ frei (bzw. gebunden) vorkommen, bleiben frei (bzw. gebunden). \end{enumerate} \par Die folgenden Axiome\index{Axiome!logische} werden an den Anfang gestellt. \begin{ax}[Oder-K{\"u}rzung] $$(A \lor A) \impl A$$ \end{ax} \begin{ax}[Oder-Verd{\"u}nnung] $$A \impl (A \lor B)$$ \end{ax} \begin{ax}[Oder-Vertauschung] $$(A \lor B) \impl (B \lor A)$$ \end{ax} \begin{ax}[Oder-Vorsehung] $$(A \impl B) \impl ((C \lor A) \impl (C \lor B))$$ \end{ax} \begin{ax} $$(\forall x~\phi(x)) \impl \phi(y)$$ \end{ax} \begin{ax} $$\phi(y) \impl (\exists x~\phi(x))$$ \end{ax} Die Konjunktion, die Implikation und die {\"A}quivalenz werden als Abk{\"u}rzungen definiert.\footnote{Eigentlich werden die Abk{\"u}rzungssymbole $\wedge, \rightarrow, \leftrightarrow$ erst an dieser Stelle definiert und erweitern die Sprachsyntax. Aus Bequemlichkeitsgr{\"u}nden wurden diese Symbole bereits als logische Symbole angegeben. Bei den bisher angegebenen Axiomen muss also strenggenommen die Implikation durch ihre Definition ersetzt werden.} \begin{defn}[Konjunktion] $$\alpha \land \beta \ \defp \ \neg(\neg\alpha \lor \neg\beta)$$ \end{defn} \begin{defn}[Implikation] $$\alpha \impl \beta \ \defp \ \neg\alpha \lor \beta$$ \end{defn} \begin{defn}[{\"A}quivalenz] $$\alpha \equi \beta \ \defp \ (\alpha \impl \beta) \land (\beta \impl \alpha)$$ \end{defn} \begin{rul}[Abtrennung, Modus Ponens\index{Modus Ponens}\index{Abtrennungsregel}] Wenn $\alpha$ und $\alpha \impl \beta$ wahre Formeln sind, dann ist auch $\beta$ eine wahre Formel. \end{rul} \begin{rul}[Einsetzung f{\"u}r Pr{\"a}dikatenvariablen]\label{predreplace} Es sei $\alpha$ eine Formel, die die $n$-stellige Pr{\"a}dikatenvariable $p$ enth{\"a}lt und $\beta(x_1, \ldots, x_n)$ eine beliebige Formel mit den freien Variablen $x_1$, \ldots, $x_n$, welche nicht in $\alpha$ vorkommen.\footnote{In der Formel $\beta(x_1, \ldots, x_n)$ k{\"o}nnen ausser den $n$ Subjektvariablen $x_1$, \ldots, $x_n$ noch weitere Variablen frei vorkommen.} Wenn die folgenden Bedingungen erf{\"u}llt sind, dann kann durch die Ersetzung jedes Vorkommens von $p(t_1, \ldots, t_n)$ mit jeweils passenden Termen $t_1$, \ldots, $t_n$ in $\alpha$ durch $\beta(t_1, \ldots, t_n)$ eine weitere wahre Formel gewonnen werden. \begin{itemize} \item $\alpha$ ist eine im Kalk{\"u}l wahre Formel \item die freien Variablen von $\alpha$ sind disjunkt zu den gebundenen Variablen von $\beta(x_1, \ldots, x_n)$ und die gebundenen Variablen von $\alpha$ disjunkt zu den freien Variablen von $\beta(x_1, \ldots, x_n)$ \item Liegt das zu ersetzende $p(t_1, \ldots, t_n)$ in $\alpha$ im Wirkungsbereich eines Quantors, so kommt die zugeh{\"o}rige Subjektvariable in $\beta(x_1, \ldots, x_n)$ nicht vor.\footnote{D.~h. nach dem Einsetzen werden -- au{\ss}er den in den f{\"u}r $x_1$, \ldots, $x_n$ eingesetzten Termen vorkommenden -- keine weiteren Subjektvariablen gebunden.} \end{itemize} \end{rul} \begin{rul}[Einsetzung f{\"u}r Funktionsvariablen]\label{functreplace} Es sei $\alpha$ eine Formel, die die $n$-stellige Funktionsvariable $\sigma$ enth{\"a}lt und $\tau(x_1, \ldots, x_n)$ eine beliebiger Term mit den Subjektvariablen $x_1$, \ldots, $x_n$, welche nicht in $\alpha$ vorkommen.\footnote{In dem Term $\tau(x_1, \ldots, x_n)$ k{\"o}nnen ausser den $n$ Subjektvariablen $x_1$, \ldots, $x_n$ noch weitere Variablen vorkommen.} Wenn die folgenden Bedingungen erf{\"u}llt sind, dann kann durch die Ersetzung jedes Vorkommens von $\sigma(t_1, \ldots, t_n)$ mit jeweils passenden Termen $t_1$, \ldots, $t_n$ in $\alpha$ durch $\tau(t_1, \ldots, t_n)$ eine weitere wahre Formel gewonnen werden. \begin{itemize} \item $\alpha$ ist eine im Kalk{\"u}l wahre Formel \item die gebundenen Variablen von $\alpha$ sind disjunkt zu den Subjektvariablen von $\tau(x_1, \ldots, x_n)$ \item Liegt das zu ersetzende $\sigma(t_1, \ldots, t_n)$ in $\alpha$ im Wirkungsbereich eines Quantors, so kommt die zugeh{\"o}rige Subjektvariable in $\beta(x_1, \ldots, x_n)$ nicht vor, d.~h. nach dem Einsetzen werden -- au{\ss}er den f{\"u}r $x_1$, \ldots, $x_n$ eingesetzten -- keine weiteren Subjektvariablen gebunden. \end{itemize} \end{rul} \begin{rul}[Ersetzung f{\"u}r freie Subjektvariablen] Ausgehend von einer wahren Formel kann jede freie Subjektvariable durch einen Term ersetzt werden, der keine in der Formel bereits gebundenen Subjektvariablen enth{\"a}lt. Die Ersetzung muss durchg{\"a}ngig in der gesamten Formel erfolgen. \end{rul} \begin{rul}[Umbenennung f{\"u}r gebundene Subjektvariablen] Aus jeder im Kalk{\"u}l bereits gewonnenen Formel k{\"o}nnen weitere Formeln abgeleitet werden: Jede gebundene Subjektvariable kann in eine andere, nicht bereits frei vorkommende, Subjektvariable umbenannt werden. Die Umbenennung braucht nur im Wirkungsbereich eines bestimmten Quantors zu erfolgen. \end{rul} \begin{rul}[Generalisierung\index{Generalisierung}] Wenn $\alpha \impl \beta(x_1)$ eine wahre Formel ist und $\alpha$ die Subjektvariable $x_1$ nicht enth{\"a}lt, dann ist auch $\alpha \impl (\forall x_1~(\beta(x_1)))$ eine wahre Formel. \end{rul} \begin{rul}[Partikularisierung\index{Partikularisierung}] Wenn $\alpha(x_1) \impl \beta$ eine wahre Formel ist und $\beta$ die Subjektvariable $x_1$ nicht enth{\"a}lt, dann ist auch $(\exists x_1~\alpha(x_1)) \impl \beta$ eine wahre Formel. \end{rul} \par Die Aufl{\"o}sung und der Einsatz von Abk{\"u}rzungen ist auch mit der Anwendung von Regeln verbunden. In vielen Texten zur mathematischen Logik werden diese Regeln nicht explizit formuliert, auch dieser Text geht darauf nicht weiter ein. In dem exakten Qedeq-Format gibt es jedoch entsprechende Regeln zur Verwendung von Abk{\"u}rzungen. \section{Identit{\"a}t}\index{Identit{\"a}t}\label{gleichheit} Es wird eine zweistellige Funktionskonstante festgelegt, welche in der Interpretation die Identit{\"a}t von Subjekten ausdr{\"u}cken soll. \begin{defn}[Gleichheit] $$x = y \ \defp \ c_1^2(x, y)$$ \end{defn} Dazu werden zwei weitere Axiome, auch \emph{Gleichheitsaxiome}\index{Gleichheit}\index{Axiome!Gleichheits-} genannt, formuliert. \begin{ax}[Reflexivit{\"a}t der Gleichheit] $$x = x$$ \end{ax} \begin{ax}[Leibnizsche Ersetzbarkeit]\index{Leibnizsche Ersetzbarkeit}\label{leibniz} $$x = y \impl (\phi(x) \impl \phi(y))$$ \end{ax} \section{Eingeschr{\"a}nkte Quantoren\index{Quantor!eingeschr{\"a}nkter}} Bei der folgenden Definition muss die f{\"u}r $\psi(x)$ eingesetzte Formel {\glqq erkennen lassen\grqq}, {\"u}ber welche Subjektvariable quantifiziert wird. Das ist in der Regel dar{\"u}ber zu entscheiden, welche freie Subjektvariable als erstes in der Formel vorkommt.\footnote{Beispielsweise ist in der folgenden Formel erkennbar, dass die zweite Quantifikation {\"u}ber die Subjektvariable $m$ l{\"a}uft: $\forall \ n \in \N \ \forall \ m \in n \ m < n $.} In der exakten Syntax des Qedeq-Formats\footnote{Siehe unter \ref{Qedeq-Format}.} ist die Subjektvariable immer angegeben. \begin{defn}[Eingeschr{\"a}nkter Allquantor]\index{Allquantor!eingeschr{\"a}nkter} $$ \forall \ \psi(x) \ (\phi(x)) \ \defp \ \forall \ x \ (\psi(x) \impl \phi(x))$$ \end{defn} Dazu passt die folgende Definition f{\"u}r den eingeschr{\"a}nkten Existenzquantor.\footnote{Passend, da $\neg \forall \ \psi(x) \ (\phi(x)) \equi \exists \ x \ \neg (\psi(x) \impl \phi(x)) \equi \exists \ x \ (\psi(x) \land \neg\phi(x)) \equi \exists \ \psi(x) \ (\neg\phi(x))$.} \begin{defn}[Eingeschr{\"a}nkter Existenzquantor]\index{Existenzquantor!eingeschr{\"a}nkter} $$ \exists \ \psi(x) \ (\phi(x)) \ \defp \ \exists \ x \ (\psi(x) \land \phi(x))$$ \end{defn} F{\"u}r die Existenz genau eines Individuums mit einer bestimmten Eigenschaft wird nun ein gesonderter Quantor eingef{\"u}hrt. \begin{defn}[Eingeschr{\"a}nkter Existenzquantor f{\"u}r genau ein Individuum] $$ \exists! \ \psi(x) \ (\phi(x)) \ \defp \ \exists \ \psi(x) \ (\phi(x) \land \forall \ \psi(y) \ (\phi(y) \impl x = y))$$ \end{defn} Durch die G{\"u}ltigkeit von $\exists! \ \psi(x) (\phi(x))$ kann daher eine Subjektkonstante definiert werden, wenn $\phi(x)$ und $\psi(x)$ durch Ausdr{\"u}cke ersetzt werden, die ausser $x$ keine freien Variablen, keine Pr{\"a}dikatsvariablen und keine Funktionsvariablen mehr enth{\"a}lt. \section{Axiome der Mengenlehre\index{Mengenlehre}\index{Axiome!der Mengenlehre}} Nach der Entwicklung der \emph{naiven Mengenlehre} (1895 - 1897) durch \emph{G.~Cantor} und der Entdeckung von Widerspr{\"u}chen durch \emph{B.~Russell} (1902) gab es verschiedene Versuche die Mengenlehre zu axiomatisieren. Zum einen in der \emph{Typentheorie}\footnote{In der Typentheorie k{\"o}nnen nur Mengen einer bestimmten Stufe zu Mengen der n{\"a}chsth{\"o}heren Stufe zusammengefa{\ss}t werden.} (1910) von \emph{A.~N.~Whitehead} und \emph{B.~Russell} in ihrem epochalen Werk {\glqq Principia Mathematica\grqq}. Zum anderen in der Zermeloschen axiomatischen Mengenlehre (1908) mit der Fraenkischen Verbesserung\footnote{Verwendung unendlich vieler Axiome, Aussonderungsschema.} (1921) und der skolemschen Pr{\"a}zisierung der mengentheoretischen Aussagen\footnote{Das Aussonderungsschema wird durch das Ersetzungsaxiomschema ersetzt.} (1922). Diese sogenannte Zermelo-Fraenkelsche Mengenlehre (\emph{ZF}) erfuhr durch \emph{K.~G{\"o}del} und \emph{P.~Bernays} eine Verbesserung, die h{\"a}ufig mit \emph{ZFG}\index{ZFG} abgek{\"u}rzt wird. Die Verwendung dieser f{\"u}r mengentheoretische Grundlagenforschung immer noch benutzten Theorie ist jedoch f{\"u}r die mathematische Praxis unbequem. Auch die Erg{\"a}nzungen von \emph{J.~v.~Neumann} und \emph{P.~Bernays} f{\"u}hrten zu einer neuen Formulierung, welche mit \emph{NBG}\index{NBG} bezeichnet wird. Eine Verallgemeinerung von NBG wurde von \emph{J.~L.~Kelley} (1955) vorgestellt. In der Tradition dieses auch \emph{MK}\index{MK}\footnote{Diese Abk{\"u}rzung ist nach \emph{A.~P.~Morse} und \emph{J.~L.~Kelley} benannt, das Axiomensystem wurde jedoch zuvor auch von anderen Mathematikern vorgestellt.} genannten Systems steht auch das hier verwendete Axiomensystem der Mengenlehre. \par Die Interpretationen der Subjektvariablen hei{\ss}en \emph{Klassen}\index{Klasse}. \par Als neue zweistellige Funktionskonstante wird die Elementbeziehung $\in$ vorausgesetzt. \begin{defn}[Elementbeziehung]\index{Elementbeziehung} $$x \in y \ \defp \ c_2^2(x, y)$$ \end{defn} \begin{defn}[Negation der Elementbeziehung] $$x \not \in y \ \defp \ \neg(x \in y)$$ \end{defn} \par Ist eine Klasse Element einer anderen Klasse, dann wird sie auch als \emph{Menge}\index{Menge} bezeichnet. \begin{defn}[Mengendefinition\index{Definition!Menge}] $$ \isSet{x} \ \defp \ \exists y \ ( x \in y)$$ \end{defn} Zur Klassenbildung wird das Komprehensionsaxiom\index{Axiom!Komprehensions-}\index{Komprehension} ben{\"o}tigt. \begin{ax}[Komprehensionssaxiom]\label{kompax} $$\exists x \ \forall y \ ( y \in x \equi \isSet{y} \land \phi(y))$$ \end{ax} Werden an $\phi(y)$ zus{\"a}tzliche Anforderungen gestellt, so bilden die hier aufgelisteten Axiome ein NBG-System.\footnote{Dazu darf in $\phi(y)$ nur {\"u}ber Mengen quantifiziert werden, d.~h. alle in $\phi(y)$ vorkommenden Quantoren haben die Form $\forall \ \isSet{z} \ (\psi(z)))$ oder $\exists \ \isSet{z} \ (\psi(z))$ mit entsprechenden $z$ und $\psi(z)$. Falls $\phi(y)$ diese Anforderung erf{\"u}llt, wird auch von einer \emph{pr{\"a}dikativen} Formel gesprochen.} In den herk{\"o}mmlichen Formulierungen dieses Axioms wird als zus{\"a}tzliche Einschr{\"a}nkung an $\phi(y)$ gefordert, dass in dieser Formel die Subjektvariable $x$ nicht vorkommen darf. Diese Forderung ist aufgrund des Verbots der mehrfachen Quantifizierung mit derselben Subjektvariablen und der Regel~\ref{predreplace} erf{\"u}llt. Der Gleichheitsbegriff\index{Gleichheit} wird durch das Extentsionalit{\"a}tsaxiom\index{Axiom!Extensionalit{\"a}ts-}\index{Extensionalit{\"a}t} festgeschrieben.\footnote{Die Umfangsgleichheit kann auch als Definition des Gleichheitspr{\"a}dikates verwendet werden. Das ist jedoch zum Nachweis der Leibnizschen Ersetzbarkeit nicht ausreichend. Daf{\"u}r muss die Extensionalit{\"a}t durch das folgende Axiom gesichert werden $(x = y ~ \land ~ x \in z \impl y \in z$. Damit gen{\"u}gt dann das definierte Gleichheitspr{\"a}dikat allen Anforderungen an den in Abschnitt \ref{gleichheit} vorgestellten Identit{\"a}tsbegriff. Aus Gr{\"u}nden der formalen Vereinfachung wird hier jedoch von einem Pr{\"a}dikatenkalk{\"u}l mit Identit{\"a}t ausgegangen.} Die Gleichheit zweier Klassen soll dann gegeben sein, wenn sie dieselben Elemente besitzen. \begin{ax}[Extensionalit{\"a}tsaxiom] $$\forall z \ (z \in x \equi z \in y) \impl x = y$$ \end{ax} \begin{defn}[Unterklasse] $$ x \subset y \defp \forall z ( z \in x \impl z \in y)$$ \end{defn} \begin{ax}[Axiom der Potenzmenge\index{Axiom!Potenzmenge}] $$\forall \isSet{x} \ \exists \isSet{y} \ \forall z \ ( z \subset x \impl z \in y)$$ \end{ax} \begin{ax}[Axiom der Paarmenge\index{Axiom!Paarmenge}] $$\forall \isSet{x} \ \forall \isSet{y} \ \exists \isSet{z} \ ( x \in z \conj y \in z)$$ \end{ax} \begin{ax}[Axiom der Vereinigungsmenge\index{Axiom!Vereinigungsmenge}] $$\forall \isSet{x} \ \exists \isSet{y} \ \forall z \ ( z \in x \impl z \subset y)$$ \end{ax} \begin{rul}[Klassenschreibweise]\label{classcomp} Der Ausdruck $\{x~|~\phi(x) \}$ bezeichnet einen Term, alle Bildungsregeln werden entsprechend erweitert. Ist $\alpha(\{ x~|~\phi(x) \})$ eine mit diesem Term gebildete Formel, so wird diese Formel definiert durch $\alpha(y) \land \forall x \ (x \in y \equi \isSet{x} \land \phi(x))$ mit einer noch nicht in $\alpha$ vorkommenden Subjektvariablen $y$.\footnote{Auch die Schreibweise $\exists! y \ (\alpha(y) \land \forall x \ (x \in y \equi \isSet{x} \land \phi(x)))$ ist m{\"o}glich.} Auch in der abk{\"u}rzenden Schreibweise gilt die Subjektvariable $x$ als gebunden, die Subjektvariable $y$ ist frei w{\"a}hlbar und wird in der Abk{\"u}rzung nicht weiter beachtet. Bei der Ersetzung von $\phi$ durch eine andere Formel muss auch in $\{ x~|~\phi(x) \}$ ersetzt werden. \end{rul} Im Folgenden kann diese abk{\"u}rzende Schreibweise in pr{\"a}dikativen Aussagen benutzt werden. \begin{thm} Die G{\"u}ltigkeit der Ausgangspr{\"a}dikate dr{\"u}ckt sich f{\"u}r diesen neuen Term wie folgt aus: \begin{eqnarray} y \in \{ x~|~\phi(x) \} & \defp & \isSet{y} \land \phi(y) \label{inSetEqual} \\ y = \{ x~|~ \phi(x) \} & \defp & \forall z \ (z \in y \equi z \in \{ x~|~\phi(x) \}) \\ \{ x~|~\phi(x) \} = \{ x~|~\psi(x) \} & \defp & \forall z \ (z \in \{ x~|~\phi(x) \} \\ & & \ \equi z \in \{x~|~\psi(x) \}) \\ \{ x~|~\phi(x) \} \in \{ x~|~\psi(x) \} & \defp & \forall u \ \forall v \ (u = \{ x~|~\phi(x) \} \nonumber \\ & & \ \land \ v = \{ x~|~\psi(x) \} \impl u \in v \\ \{ x~|~\phi(x) \} \in y & \defp & \forall u \ (u = \{ x~|~\phi(x) \}) \impl u \in y \end{eqnarray} \end{thm} \begin{defn}[Durchschnitt] $$ x \cap y \deft \{z~|~z \in x \conj z \in y \}$$ \end{defn} \begin{defn}[Leere Menge] $$ \emptyset \deft \{x~|~x \neq x \}$$ \end{defn} \begin{ax}[Regularit{\"a}tsaxiom\index{Axiom!Regularit{\"a}t}] $$\forall x \ (x \neq \emptyset \impl \exists y \ (y \in x \conj y \cap x = \emptyset))$$ \end{ax} \begin{defn}[Nachfolger] $$ \successor{x} \deft \{y~|~y \in x \disj y = x \}$$ \end{defn} \begin{ax}[Unendlichkeitsaxiom\index{Axiom!Regularit{\"a}t}] $$\exists x \ (\emptyset \in x \conj \forall~y \ (y \in x \impl \successor{y} \in x))$$ \end{ax} Eine Klasse kann auch durch Angabe ihrer Elemente definiert werden. Insbesondere kann durch Angabe eines Elements die sogenannte \emph{Einerklasse} festgelegt werden. \begin{defn}[Einerklasse]\index{Einerklasse}\index{Klasse!Einer-} $$ \{x\} \ \deft \ \{u~|~\isSet{x} \impl u = x \} $$ \end{defn} Da der Ausdruck $\{x\}$ f{\"u}r jegliches $x$ definiert ist, kann er auch f{\"u}r den Fall, dass $x$ eine echte Klasse ist, gebildet werden. In diesem Fall erf{\"u}llen alle Mengen $u$ die Bedingung $\isSet{u} \land (\isSet{x} \impl u = x)$ und die Einerklasse ist mit der Allklasse identisch. Das f{\"u}hrt zu einem technisch einfacheren Umgang mit der Einerklasse.\footnote{Andere Autoren wie z.~B. auch K.~G{\"o}del, definieren $\{x\}$ durch $\{u~|~u = x\}$.} \begin{defn}[Klassenangabe durch Aufz{\"a}hlung]\index{Klasse!Angabe durch Aufz{\"a}hlung} \begin{eqnarray} \{x, y\} & \deft & \{x\} \cup \{y\} \\ \{x, y, z\} & \deft & \{x\} \cup \{y\} \cup \{z\} \\ \end{eqnarray} \end{defn} Die Definition eines geordneten Paares $\langle x, y\rangle$ erfolgt nach \emph{N.~Wiener} (1914) bzw. \emph{K.~Kuratowski} (1921). \begin{defn}[Geordnetes Klassenpaar]\index{Klassenpaar!geordnetes} $$ \langle x, y\rangle \ \deft \ \{\{x\}, \{x, y\}\} $$ \end{defn} \begin{defn}[Relation] $$\rel(x) \defp \forall y \in x \ \exists \isSet{u} \ \exists \isSet{v} \ y = \langle u, v\rangle$$ \end{defn} \begin{defn}[Definitionsbereich] $$\dmn(x) \deft \{u~|~\isSet(u) \conj \exists \isSet{v} \ \langle u, v\rangle \in x\}$$ \end{defn} \begin{defn}[Wertebereich] $$\rng(x) \deft \{v~|~\isSet(v) \conj \exists \isSet{u} \ \langle u, v\rangle \in x\}$$ \end{defn} \begin{defn}[Funktionale Klasse] $$\fkt(x) \defp \rel(x) \conj \forall u \in \dmn(x) \ \exists! v \ \langle u, v\rangle \in x$$ \end{defn} \begin{ax}[Ersetzungsaxiom\index{Axiom!Ersetzungs-}] $$\fkt(x) \conj \isSet{\dmn(x)} \impl \isSet{\rng(x)}$$ \end{ax} \begin{ax}[Auswahlaxiom\index{Axiom!Auswahl-}] $$\rel(x) \impl \exists \fkt(y) \ y \subset x \conj \dmn(x) = \dmn(y) $$ \end{ax} \section{Literaturverzeichnis\index{Literatur!Mengenlehre}} \begin{itemize} % Logik \item \emph{A.N. Whitehead, B. Russell}, Principia Mathematica, Cambridge University Press, London 1910 \item \emph{P. Bernays}, Axiomatische Untersuchung des Aussagen-Kalkuls der {\glqq Principia Mathematica\grqq}, Math. Zeitschr. 25 (1926), 305-320 \item \emph{D. Hilbert, W. Ackermann}, Grundz{\"u}ge der theoretischen Logik, Springer, Berlin 1928 \item \emph{P.S. Novikov}, Grundz{\"u}ge der mathematischen Logik, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1973 % Mengenlehre \item \emph{J.~D.~Monk}, Introduction to Set Theory, McGraw-Hill, New York 1969 \item \emph{J.~Schmidt}, Mengenlehre I, Bibliographisches Institut, Mannheim 1966 \item \emph{U.~Friedrichsdorf, A.~Prestel}, Mengenlehre f{\"u}r den Mathematiker, Vieweg, Braunschweig 1985 \item \emph{G.~Takenti, W.~M.~Zaring}, Introduction to Axiomatic Set Theory, McGraw-Hill, New York 1971 \item \emph{W.~Kerby}, Vorlesung {\glqq Axiomatische Mengenlehre\grqq}, gehalten an der Universit{\"a}t Hamburg, Sommersemester 1992 \item \emph{V.~G{\"u}nther}, Vorlesung {\glqq Mathematik und Logik\grqq}, gehalten an der Universit{\"a}t Hamburg, Wintersemester 1994/1995 \end{itemize} \chapter{Technischer Rahmen} \label{Technischer_Rahmen} Dieses Kapitel geht auf technische Details ein, die f{\"u}r die Realisierung von Bedeutung sind. Das Projekt \textbf{Hilbert~II} ist ein internationales \emph{Open-Source-Projekt}. Es ist bei Sourceforge unter \url{http://sourceforge.net/projects/pmii} zu finden. Der zugeh{\"o}rige Programm-Code steht unter der GNU General Public License\index{GPL}, die zugeh{\"o}rigen Dokumente unterliegen der GNU Free Documentation License. Die Lizenzbedingungen f{\"u}r die GFDL sind im Anhang~\ref{GNU_Free_Documentation_License} angegeben. \section{Kernel\index{Kernel}} Das mathematische Wissen ist bei \textbf{Hilbert~II} in Qedeq-Modulen \emph{dezentral} organisiert. Diese Qedeq-Module k{\"o}nnen irgendwo im Internet liegen und {\"u}ber die TCP/IP-Protokolle {\tt http} und {\tt ftp} abgerufen werden. Durch \textbf{Hilbert~II} wird ein Kernel bereitgestellt, der verschiedene Funktionen f{\"u}r diese Qedeq-Module anbietet. Zu dessen Basisaufgabe geh{\"o}rt das Einlesen und Parsen von Qedeq-Modulen. Nach dem erfolgreichen Lesen stehen verschiedene Methoden, auf das Modul strukturiert zuzugreifen, zur Verf{\"u}gung. \par Die wichtigste Funktionalit{\"a}t wird durch den \emph{Proofchecker} realisiert. Er kann ein Qedeq-Modul auf Korrektheit {\"u}berpr{\"u}fen. Dazu werden alle Beweisschritte einzeln durchgegangen um festzustellen, ob eine Beweiszeile logisch aus den vorherigen folgt. Bei der Verwendung von Ergebnissen anderer Qedeq-Module, z.~B. dort bereits bewiesenen S{\"a}tzen, kontrolliert der Proofchecker die Korrektheit dieser Qedeq-Module ebenfalls. Dazu verwaltet der Kernel eine {\"U}bersicht {\"u}ber bereits {\"u}berpr{\"u}fte Qedeq-Module, es k{\"o}nnen verschiedenste {\"U}berpr{\"u}fungseinstellungen vorgenommen werden. Qedeq-Module k{\"o}nnen auch lokal zwischengespeichert werden, so dass nur bei ge{\"a}nderten Qedeq-Modulen eine Aktualisierung erfolgen muss. \par Auch die Erzeugung von Qedeq-Modulen, die eine kleinere Regelversionsnummer\index{Regelversion} ben{\"o}tigen, ist eine Funktionalit{\"a}t, die vom Kernel angeboten wird. Diese Funktionalit{\"a}t wird von dem \emph{Regeltransformer\index{Regeltransformer}} zur Verf{\"u}gung gestellt. \par Die Erzeugung von HTML-, \LaTeX{}- und PDF-Dokumenten wird von den verschiedenen \emph{Konvertern\index{Konverter}} des Kernels {\"u}bernommen. \section{Organisation von Anwendungen} Anwendungen k{\"o}nnen auf dem Kernel aufsetzen, um eine komfortable Benutzeroberfl{\"a}che zur Verf{\"u}gung zu stellen. Der \emph{Qedeq-Viewer\index{Qedeq!-Viewer}} erm{\"o}glicht das Betrachten von Qedeq-Modulen und die Verfolgung von Querverweisen. Dazu werden auch die \LaTeX{}-Konstrukte dargestellt. Der {\"U}berpr{\"u}fungsstand eines Moduls kann angezeigt, die Sprache und Detailtiefe eingestellt werden. Auch einfache Abh{\"a}ngigkeitsanalysen und Umwandlungen k{\"o}nnen innerhalb des Qedeq-Viewers ausgef{\"u}hrt werden. Zur Realisierung wird auf verschiedene Kernelfunktionen zur{\"u}ckgegriffen. \section{Qedeq-Format\index{Qedeq}} Qedeq-Module werden in einem bestimmten Format im Dateisystem abgelegt. Ihr Dateiname setzt sich zusammen aus dem Qedeq-Modulnamen gefolgt von einem Unterstrich und der ben{\"o}tigten Regelversionsnummer\index{Regelversion}\index{Version} und wird abgeschlossen mit der Zeichenfolge {\tt .xml}. \par Eine Beschreibung dieses Formats ist im Anhang in dem Abschnitt \ref{Qedeq-Format} zu finden. Eine aktuelle und maschinenlesbare Formatbeschreibung ist unter \url{http://www.qedeq.org/0_01_06/qedeq.xsd} zu finden. \section{\LaTeX\index{LaTeX@\LaTeX{}}} In den Texten der Qedeq-Module kommt eine Untermenge von \LaTeX{}-Befehlen zum Einsatz. Damit ist die Formatierung von mathematischen Texten in einfacher Form m{\"o}glich. Jeder Mathematikerin ist diese Syntax in der Regel gel{\"a}ufig. Da die Qedeq-Module von \textbf{Hilbert~II} in verschiedenen Ansichten dargestellt werden k{\"o}nnen, wird -- zumindest zun{\"a}chst -- nur ein kleiner Teil der Formatierungsmerkmale von \LaTeX{} genutzt.\footnote{Insbesondere die HTML-Ansicht limitiert die M{\"o}glichkeiten. Auch die Programmierung des Qedeq-Viewers wird durch Unterst{\"u}tzung von komplexeren \LaTeX{}-Konstrukten erschwert.} Diese Knappheit bietet auch den Vorteil einer st{\"a}rkeren Normierung des Erscheinungsbildes von Qedeq-Ansichten, was insgesamt zu einer besseren Lesbarkeit f{\"u}hren kann. \par Weiterhin soll der Informationsgehalt formatunabh{\"a}ngig sein, daher sind spezielle Randabst{\"a}nde oder andere Sonderlayouts nicht w{\"u}nschenswert. \par Welche Formatierungsmerkmale konkret unterst{\"u}tzt werden, wird erst im weiteren Verlauf des Projekts festgelegt. \section{Formaterweitungen\index{Qedeq!-Format!Erweiterungen}} Die Definition neuer Pr{\"a}dikate und ihrer \LaTeX{}-Darstellung bereitet keine Probleme. Wesentliches Element von \textbf{Hilbert~II} ist auch die Erweiterung der Sprache durch neue Operatoren und Metaregeln. Diese Erweiterungen k{\"o}nnen auch den Programmcode betreffen\footnote{Neue Metaregeln betreffen immer den Programmcode. Ein Beispiel f{\"u}r einen Operator, der mit Programm{\"a}nderungen einhergeht, ist beispielsweise die Definition einer Menge bzw. einer Klasse durch Angabe einer Formel, e.~g. $\{ x~|~\phi(x) \}$.} und dann einen erh{\"o}hten Herstellungsaufwand erfordern. Die einfache Definition von neuen Pr{\"a}dikaten oder Funktionen, die dann in bestimmter \LaTeX{}-Form ausgegeben werden, ist dagegen ohne Programm{\"a}nderung jederzeit m{\"o}glich. \par Durch die dezentrale Organisation von Qedeq-Modulen ergibt sich das Problem der mehrfachen\index{Operatordefinition, mehrfache} Definition eines Operators. Denn in zwei verschiedenen, von einander unabh{\"a}ngigen Qedeq-Modulen kann derselbe Operatorname verwendet werden, um unterschiedliche Operationen zu definieren. Damit kann ein weiteres Modul nicht beide anderen Module importieren, weil die Bedeutung dieses einen Operatornamens nicht eindeutig ist. Es sollte daher m{\"o}glich sein, einen Operatornamen in sp{\"a}teren Abschnitten zu {\"a}ndern. Dazu muss die G{\"u}ltigkeit des Operatornamens st{\"a}rker kontrolliert werden. \par Aus Sicht eines Qedeq-Moduls l{\"a}{\ss}t sich die Abh{\"a}ngigkeit von anderen Qedeq-Modulen stets in serieller Form darstellen.\footnote{Siehe Abschnitt~\ref{Metaregeln_und_Versionen}.} Ein Modul nach dem anderen wird abgeleitet, bis zum aktuell betrachteten Qedeq-Modul. Dabei kann beispielsweise nur ein Axiomensystem der Mengenlehre zum Einsatz kommen oder die nat{\"u}rlichen Zahlen nur auf eine Art definiert werden. Viele Anwendungen ben{\"o}tigen jedoch nur bestimmte Eigenschaften dieser Strukturen. So k{\"o}nnte es sinnvoll sein, eine Schnittstelle zu schaffen, in der nur diese Eigenschaften beschrieben sind, also beispielsweise die Peano-Axiome der nat{\"u}rlichen Zahlen aufgef{\"u}hrt sind. Diese Schnittstellen k{\"o}nnen dann zum einen als Axiome aufgefasst werden, zum anderen k{\"o}nnen sie aber aus verschiedenen anderen Qedeq-Modulen als S{\"a}tze abgeleitet werden. Dies wird der komplexen Abh{\"a}ngigkeitsstruktur am besten gerecht und erm{\"o}glicht es auch fr{\"u}hzeitig neue mathematische Theorien zu dokumentieren, indem zun{\"a}chst neue Axiome eingef{\"u}hrt werden. Sp{\"a}ter k{\"o}nnen diese dann -- eventuell auf verschiedene Weisen -- als S{\"a}tze erhalten werden. \par Wesentliche Formaterweiterungen sind auch die Einf{\"u}hrung neuer Ableitungsregeln, die eine bequemere Herleitung von Beweiszeilen erm{\"o}glichen. Diese Regeln werden sicherlich jeweils auf bestimmte Objekte ausgerichtet sein, so wie zum Beispiel eine neue Metaregel zur vollst{\"a}ndigen Induktion sich auf Funktionen von nat{\"u}rlichen Zahlen beziehen wird. Diese Metaregel l{\"a}{\ss}t sich in jedem konkreten Anwendungsfall durch die Anwendung bisheriger Regeln ersetzten. In \textbf{Hilbert~II} besteht das Ziel, diese Ersetzung auch automatisch durchzuf{\"u}hren. Wie bereits erw{\"a}hnt, sind neue Ableitungsregeln stets mit Programm{\"a}nderungen verbunden. \section{Programmiersprache}\index{Programmiersprache}\label{Programmiersprache} Die Umsetzung dieses Grobkonzeptes ist nicht an eine bestimmte Programmiersprache gebunden. Die wesentliche Schnittstelle ist das Qedeq-Format. \par Die Referenzimplementierung von \textbf{Hilbert~II} erfolgt in Java\index{Java}. Java ist eine moderne objektorientierte Programmiersprache, die {\"u}ber reichhaltige Bibliotheken verf{\"u}gt. Darin erzeugte Programme sind ohne Anpassung auf vielen Betriebssystemen ablauff{\"a}hig. \par Weitere Einzelheiten zur Programmentwicklung sind in Kapitel~\ref{Technische_Realisierung} oder im sp{\"a}ter fertiggestellten Entwicklungshandbuch zu finden. \chapter{Prototyp\index{Prototyp}} \label{Prototyp} Es gibt bereits einen funktionierenden Prototypen, der wesentliche Anforderungen von \textbf{Hilbert~II} bereits unterst{\"u}tzt. Die in Abschnitt~\ref{Logische_Grundlagen} formulierten logischen Grundlagen wurden, mit Ausnahme der mit dem Begriff {\glqq Term\grqq} in Zusammenhang stehenden Objekte, in der Prototypversion 0.00.53 umgesetzt. Siehe dazu \url{http://www.qedeq.org/prototype_de.html}. Die dazugeh{\"o}rige logische Ausgangsbasis ist auch unter \url{http://www.qedeq.org/0_00_53/rules_1.00.00.html} zu finden. \section{Qedeq-Module} Ausgangsbasis f{\"u}r die Aussagenlogik ist das Qedeq-Modul \url{http://www.qedeq.org/0_00_53/propaxiom_1.00.00_1.00.00.qedeq}. Daraus werden einfache Folgerungen gezogen und die aussagenlogischen Axiome der Principia Mathematica\index{Principia Mathematica}, dem Whitehead-Russell-Kalk{\"u}l, abgeleitet. Dabei wird die vierte \emph{primitive Proposition} nach dem Beweis von Bernays~\cite{bernays} erhalten. Anschlie{\ss}end erfolgt der systematische Aufbau der aussagenlogischen Gesetzm{\"a}{\ss}igkeiten, der sich an dem von Hilbert und Ackermann \cite{hilback} vorgestellten orientiert. Siehe dazu auch die Datei \url{http://www.qedeq.org/doc/deduction.txt}. \par Dabei werden neue Metaregeln abgeleitet, die die urspr{\"u}nglichen Ableitungsregeln erweitern. Diese Regeln vereinfachen lediglich die Ableitung und k{\"o}nnen durch die urspr{\"u}nglichen Ableitungsregeln ersetzt werden. Die neuen Regeln werden in der Version 1.02.00 zusammengefasst, die in dem Qedeq-Modul {\tt prophilbert1} in genau dieser Version vorgestellt werden. F{\"u}r alle diese Module wurden auch HTML-, \LaTeX{}- und PDF-Dokumente erzeugt, die in der {\"U}bersicht \url{http://www.qedeq.org/propositional_de.html} zu finden sind. \par Analog gibt es das Basismodul f{\"u}r die Pr{\"a}dikatenlogik \url{http://www.qedeq.org/0_00_53/predaxiom_1.00.00_1.00.00.qedeq} aus dem S{\"a}tze der Pr{\"a}dikatenlogik abgeleitet werden. Unter der Adresse \url{http://www.qedeq.org/predicate.html} ist eine {\"U}bersicht dar{\"u}ber zu finden. \section{Funktionalit{\"a}t} Der Prototyp kann seit der Version 0.00.53 auch {\"u}ber eine graphische Benutzeroberl{\"a}che bedient werden. Er ist sogar von der Seite \url{http://www.qedeq.org/webstart_de.html} aus startbar, falls Ihr Browser das unterst{\"u}zt. \par Er arbeitet mit (prototypspezifischen) Qedeq-Moduldateien zusammen, die sich irgendwo im Internet befinden k{\"o}nnen. Es kommen die Protokolle {\tt http} und {\tt ftp} zum Einsatz, aber auch lokale Dateien k{\"o}nnen angegeben werden. Bei der Eingabe einer URL eines solchen Moduls wird der lokale Datei-Puffer durchsucht. Wenn dieser die Datei nicht enth{\"a}lt, dann wird die durch die URL angegebene Datei heruntergeladen und in dem lokalen Datei-Puffer gespeichert. Anschliessend wird versucht das Qedeq-Modul zu laden, dabei findet eine Pr{\"u}fung auf Korrektheit statt. Falls andere Qedeq-Module referenziert werden, wird versucht diese ebenfalls zu laden. Erst wenn alle notwendigen Qedeq-Module erfolgreich geladen und {\"u}berpr{\"u}ft worden sind, bekommt das urspr{\"u}glich angeforderte Qedeq-Modul seinen {\glqq gr{\"u}nen Korrektheitspunkt\grqq}. Im Fehlerfalle wird eine detaillierte Problembeschreibung angegeben und auch die Problemstelle im entsprechenden Modul angezeigt. \par Aus erfolgreich geladenen und {\"u}berpr{\"u}ften Modulen k{\"o}nnen weitere Dokumente erzeugt werden. Der Prototyp kann HTML- und \LaTeX-Dateien generieren. Der Prototyp kannn auch alle Metaregeln automatisch eliminieren und die Beweise so ab{\"a}ndern, dass nur die Basisregeln verwendet werden. Dazu wird jede Anwendung einer Metaregel in eine Abfolge von Anwendungen der Basisregln umgewandelt. Das neu erzeugte Qedeq-Modul wird dann gespeichert. Auch k{\"o}nnen Qedeq-Module von doppelten Beweiszeilen befreit werden. \par Innerhalb des Prototypen k{\"o}nnen lokale Qedeq-Module erzeugt und editiert werden. Es kann aber auch jeder einfache Texteditor Verwendung finden. Bereits im Netz befindliche Qedeq-Module k{\"o}nnen durch einfache Referenzierung benutzt werden. \par Hauptprojekt ben{\"o}tigt nicht die extreme Detailtiefe der Beweise des Prototypen, aber diese detaillierte Form sollte dort auch generierbar sein. \chapter{Arbeitsbereiche} \label{Arbeitsbereiche} Die Projektorganisation ist noch in Entstehung begriffen. Nachfolgend werden einige Arbeitsbereiche angegeben. Dabei gibt es teilweise starke Verbindungen und {\"U}berlappungen zwischen verschiedenen Bereichen. Teilweise wird auch durch Sourceforge\footnote{Siehe auch auf den Projektseiten: \url{http://sourceforge.net/projects/pmii}.} logistische Unterst{\"u}tzung angeboten. Gerade bei einem Open-Source-Projekt muss die Projektorganisation den Gegebenheiten jeweils dynamisch angepasst werden. \section{Erstellung von mathematischen Texten} In sp{\"a}teren Aufbaustufen k{\"o}nnen weitere Hilfsmittel zur Erstellung von mathematischen Dokumenten zum Einsatz kommen. Hier wird nur das anf{\"a}ngliche Vorgehen beschrieben. \subsection{Mathematik} Das Ziel von \textbf{Hilbert~II} ist im Wesentlichen die konkrete Darstellung von Mathematik. Das Ergebnis ist in erster N{\"a}herung ein {\"u}blicher mathematischer Artikel. Mathematische Artikel werden im ersten Schritt in nichtformaler Form in einem {\"u}blichen Texteditor erfasst. Dabei werden bestimmte Formatierungen verwendet, z.~B. {\tt all} f{\"u}r den Allquantor und {\tt in} f{\"u}r die Elementbeziehung. Es soll sogar m{\"o}glich sein, den mathematischen Text in \LaTeX{} zu schreiben. \subsection{Formalisierung} Im n{\"a}chsten Schritt folgt nun die {\"U}bertragung in ein Qedeq-Modul. Dabei sollen Parser zum Einsatz kommen, die beispielsweise aus einer bestimmten bequemen Syntax formale Qedeq-Ausdr{\"u}cke erzeugen. Diese halbformale Form wird dann zu einem formal korrekten Qedeq-Modul erg{\"a}nzt. Dabei sind in der ersten Phase die Beweise nur informell und werden dann sukzessive durch formale Beweise erg{\"a}nzt. \subsection{Weitere Erg{\"a}nzungen} Um in dem Qedeq-Modul auch Texte in anderen Sprachen oder einem anderen Detaillierungsgrad zu haben, kann es erforderlich sein, eine Zusammenf{\"u}hrung dieser verschiedenen Anteile vorzunehmen. Dabei sollte zun{\"a}chst eine Stufe komplett fertiggestellt sein, und dieses formal korrekte Qedeq-Modul wird dann entsprechend erg{\"a}nzt. \section{Qedeq-Syntaxdefinition} Die Syntax des Qedeq-Formats muss {\"u}berpr{\"u}ft und weiterentwickelt werden. Ein weiterer Punkt ist die Definition der ben{\"o}tigten und unterst{\"u}tzten \LaTeX{}-Befehle. Diese Festlegungen sollten in enger Abstimmung mit den Erstellern von Qedeq-Dateien und den Kernel-Entwicklern geschehen. Siehe auch Kapitel~\ref{Ziele_der_Darstellung} und Kapitel~\ref{Technischer_Rahmen}. \section{Kernelentwicklung\index{Kernel!Entwicklung}} Hierzu geh{\"o}rt die Programmentwicklung des Kernels. Mit dabei sind die Implementierung des Proofcheckers\index{Proofchecker}, des Regeltransformers\index{Regeltransformer} und der Konverter in verschiedene andere Formate wie z.~B. HTML, \LaTeX{} und PDF. \section{Anwendungsentwicklung} Der Qedeq-Viewer mit seinen verschiedenen Darstellungs- und Analysem{\"o}glichkeiten ist eine gro{\ss}e Aufgabe der Anwendungsentwicklung. \section{Test und Qualit{\"a}tssicherung} Vor der Zusammenstellung von neuen Distributionen oder der Ver{\"o}ffentlichung von neuen Qedeq-Dateien wird ein entsprechender Test und eine Qualit{\"a}tskontrolle erfolgen. \section{{\"U}bersetzung} Nicht nur die mathematischen Texte, auch die Dokumentation und der Internetauftritt m{\"u}ssen in andere Sprachen {\"u}bersetzt werden. Insbesondere eine {\"U}bertragung in das Englische sollte vorgenommen werden. \section{Releasemanagement und Distribution} Die Erstellung einer neuen Version der Programmpakete von \textbf{Hilbert~II} erfordert eine gewisse Organisation. Eine CD-Zusammenstellung ist angedacht. Auch die Verteilung des neuen Release ist aktiv anzusto{\ss}en. Das neue Programmpaket muss zusammengestellt und verteilt werden. Denkbar ist auch die Definition eines Debian\index{Debian}-Paketes\footnote{Das Debian-Projekt ist eine Gemeinschaft von Individuen, die in Gemeinschaftsarbeit ein freies Betriebssystem entwickeln. Dieses Betriebssystem wird Debian GNU/Linux genannt, oder einfach nur Debian. }, eventuell auch aufbauend auf dem \emph{GNU Compiler f{\"u}r Java} (\url{http://gcc.gnu.org/java/} oder \emph{Kaffe} (\url{http://www.kaffe.org/}), einer freien Implementierung von Java.\footnote{Siehe Abschnitt~\ref{Programmiersprache}.} \section{Support und Fehlerverfolgung} Die Sammlung und Organisation von Anfragen und Fehlermeldungen und deren Beantwortung geh{\"o}ren zu diesem Arbeitsbereich. Auch die Betreuung von Anwender-Foren geh{\"o}rt dazu. \section{Organisation des Internet-Auftritts} Die Internetseiten bed{\"u}rfen der w{\"o}chentlichen Pflege und Aktualisierung. Die aktuellen Web-Seiten von \url{http://www.qedeq.org} werden zur Zeit mit einem eigenen Programm generiert.\footnote{Dieser Auftritt k{\"o}nnte beispielsweise komplett neu aufgestellt werden.} \section{Dokumentation und Redaktion} Die Dokumentation ist ein h{\"a}ufig vernachl{\"a}ssigtes Gebiet. Dazu geh{\"o}ren nicht nur Programmbeschreibungen, sondern auch Anleitungen\footnote{Eine solche Anleitung wird oft auch \emph{HowTo} genannt.} zur L{\"o}sung der verschiedensten Aufgabenstellungen. Auch die mathematischen Texte ben{\"o}tigen h{\"a}ufig einen guten Editor. \section{Gestaltung und Design} Die Dokumente und Internet-Seiten dieses Projekts bed{\"u}rfen der Gestaltung. Auch ein Logo oder sogar ein CD-Cover k{\"o}nnen auf der Designliste stehen. \section{{\"O}ffentlichkeitsarbeit und Kontaktpflege} Das Projekt \textbf{Hilbert~II} muss bekanntgemacht, E-Mails m{\"u}ssen beantwortet, Foren betreut werden. Eventuell geh{\"o}rt auch das Einwerben von F{\"o}rdermitteln in diesen Arbeitsbereich. \section{Gesamtkoordination} Die Organisation des gesamten Projekts ist eine nicht einfache Aufgabe. Die Koordination der verschiedenen Arbeitsbereiche und die Abstimmung und Planung der weiteren Entwicklungen geh{\"o}ren dazu. \chapter{Planung}\index{Aufgaben}\index{Projektplanung} \label{Projektplanung} Eine Projektplanung im eigentlichen Sinne kann zu diesem Zeitpunkt noch nicht vorgenommen werden und wird auch in Zukunft nicht Bestandteil dieses Dokuments werden. In diesem Kapitel werden die Arbeitspakete f{\"u}r verschiedene Ausbaustufen von \textbf{Hilbert~II} definiert. \section{Umfang der Version 1.00} F{\"u}r die Version 1.00 wird die Syntax-Beschreibung der Qedeq-Dateien soweit festgelegt, dass zumindest die in dem Kapitel~\ref{Mathematische_Ausgangspunkte} angegebenen Formeln bequem ausgedr{\"u}ckt werden k{\"o}nnen. Sie beinhaltet einen Kernel, der eine Qedeq-Datei auf dieser syntaktischen Ebene {\"u}berpr{\"u}fen kann. D.~h. es kann beispielsweise festgestellt werden, dass eine Formel nicht formal korrekt gebildet ist, da {\"u}ber die Variable $x$ zweimal quantifiziert wurde. Es ist dem Kernel aber noch nicht m{\"o}glich zu kontrollieren, ob in einem formalen Beweis eine Beweiszeile logisch aus den vorherigen folgt. Desweiteren sollen in der Qedeq-Syntax die Anfangsgr{\"u}nde der Mengenlehre dargestellt werden k{\"o}nnen. Die Generierung von \LaTeX{}-Dokumenten ist ebenfalls m{\"o}glich. \par Mathematisch werden die Anfangsgr{\"u}nde der Mengenlehre in knapper Form in Qedeq-Dateien dargelegt. Ausgehend von den grundlegenden Axiomen, Definitionen und Notationen werden die ersten S{\"a}tze der axiomatischen Mengenlehre formuliert. Idealerweise erfolgt die Darstellung in mehreren Detaillierungsstufen und in den Sprachen Deutsch und Englisch. % +++ was machen wir hiermit? %\section{Aufwand f{\"u}r Version 1.00} %Folgende Aufwandsabsch{\"a}tzung in Personentagen wurde erstellt: %\begin{longtable}{lr} %{\bf Beschreibung} & {\bf PT} \\ %\hline \\ %Festlegung der Qedeq-Syntax & 10 \\ %Fertigstellung Syntaxbeschreibungsgenerator & 6 \\ %Anfangsgr{\"u}nde der Mengenlehre informal aufschreiben & 60 \\ %Formal korrekte Qedeq-Datei bauen & 30 \\ %Programmierung: Modulstruktur abbilden & 30 \\ %Programmierung: Konverter f{\"u}r \LaTeX{}-Ausgabe & 20 \\ %Testfallerstellung & 30 \\ %Herstellertest & 15 \\ %Releasebau und Distribution & 6 \\ %Erg{\"a}nzung dieses Dokuments & 8 \\ %Aktualisierung und Pflege der Web-Seiten & 9 %\end{longtable} \section{Umfang der Version 1.01} Der Umfang der Version 1.01 beinhaltet die F{\"a}higkeit, formale {\"U}berpr{\"u}fungen der in Version 1.00 erstellten Qedeq-Module vorzunehmen. Wsentliches Element dieser Version ist also der \emph{ProofChecker}. Dazu kann es erforderlich sein, dass die bereits erstellten Qedeq-Dateien korrigiert oder erg{\"a}nzt werden m{\"u}ssen. \par +++ \section{Umfang der Version 1.02} In dieser Version ist ein rudiment{\"a}rer Qedeq-Viewer einsatzbereit. Er erm{\"o}glicht die Betrachtung von Qedeq-Dateien unter Ber{\"u}cksichtigung der einstellbaren Parameter Detailtiefe und Sprache. Die Aufl{\"o}sung von Referenzen und Querverbindungen sind ebenfalls m{\"o}glich. \par Zur Darstellung der Texte und Formeln ist es notwendig, dass der Qedeq-Viewer elementare, oder zumindest die notwendigen \LaTeX-Konstrukte unterst{\"u}tzt. \par +++ \section{Umfang der Version 1.03} Ein Kernel, mit dem Reduzierungsm{\"o}glichkeiten f{\"u}r die logischen Regeln aus Version 1.01 m{\"o}glich sind, ist Bestandteil dieser Version. Inhaltlich wird damit an den Prototyp angekn{\"u}pft. Dazu geh{\"o}rt eine Ausarbeitung s{\"a}mtlicher aussagen- und pr{\"a}dikatenlogischer S{\"a}tze. \par +++ \section{Weitere Aufgaben} {\"U}ber die vorherigen Paketbeschreibungen hinaus gibt es nat{\"u}rlich die im Kapitel~\ref{Arbeitsbereiche} angegebenen Aufgabenbereiche, die eine permanente Mitarbeit erfordern. Insbesondere die Erstellung von mathematischen Dokumenten geh{\"o}rt dazu. \chapter{Technische Realisierung} \label{Technische_Realisierung} An dieser Stelle folgen Informationen, die sp{\"a}ter in ein Entwicklungshandbuch\index{Entwicklungshandbuch} ausgelagert werden. Die Referenzimplementation erfolgt in Java 1.4.1 oder einer gr{\"o}{\ss}eren Version. \par In den ersten Versionen erfolgt keine Organisation in einer Multi-Tier-Architektur, sondern in einer Stand-Alone-Applikation. Die Qedeq-Dateien werden bei der Initialisierung des Kernels bzw. auf Anforderung direkt eingelesen und im Hauptspeicher verwaltet. \par Es existieren bereits prototypische Basisklassen, am Designentwurf wird noch gefeilt. \par +++ \par +++ PDF direkt und nicht {\"u}ber \LaTeX{} erzeugen? \\ \chapter{Einsatzszenarien} \label{Einsatzszenarien} Als grober Richtwert f{\"u}r die Gr{\"o}{\ss}e formaler Beweise im Vergleich zu nicht formalen Beweisen wird h{\"a}ufig der Faktor vier genannt, siehe zum Beispiel bei Wiedjk~\cite{wiedijk}. Dieser Wert wird auch \emph{de Bruijn Faktor}\index{de Bruijn Faktor}\index{Bruijn, de} genannt. Falls also die Qedeq-Syntax von \textbf{Hilbert~II} entsprechend komfortabel ist, kann damit der Speicherbedarf f{\"u}r verschiedene Theorien abgesch{\"a}tzt werden. In den folgenden {\"U}berlegungen wird der Einfachheit von einer Standalone-Applikation ausgegangen, alle Daten werden gleichzeitig im Hauptspeicher gehalten. \section{Ausstattungen} Es wird f{\"u}r {\glqq einige Jahre in der Zukunft\grqq} geplant. Eine grobe Absch{\"a}tzung ist, dass in ein paar Jahren 512 MB Arbeitsspeicher als Standard gelten.\footnote{Das Wort {\glqq Standard\grqq} bezieht sich auf die westlichen Industrienationen.} Die Festplattenkapazit{\"a}t wird sch{\"a}tzungsweise 120 GB betragen. Als Kapazit{\"a}t der Netzanbindung wird von dem Durchsatz eines DSL-Anschlusses\footnote{Unter \emph{DSL\index{DSL}} wird eine Daten{\"u}bertragungsmethode verstanden, die eine {\"U}ber\-tragungs\-geschwindig\-keit im MegaBit-Bereich {\"u}ber die Telefonleitung erm{\"o}glicht.} ausgegangen. \section{Mengenger{\"u}st\index{Mengenger{\"u}st}} Sicherheitshalber nehmen wir einen de Bruijn Faktor\index{de Bruijn Faktor}\index{Bruijn, de} von zehn an. Die Gr{\"o}{\ss}e dieses Faktors h{\"a}ngt von der Bequemlichkeit der Qedeq-Syntax, von der Qualit{\"a}t des Proofcheckers\index{Proofchecker}\footnote{Hier zeigt sich, dass \textbf{Hilbert~II} idealerweise {\"u}ber einen hervorragenden Theorembeweiser\index{Theorembeweiser} verf{\"u}gen sollte, der in der Lage ist, die in mathematischen Texten {\"u}blicherweise {\"a}u{\ss}erst knapp gehaltenen Beweise durch die erforderlichen Zwischenschritte\index{Zwischenschritte} zu erg{\"a}nzen. Dabei k{\"o}nnte sich die M{\"o}glichkeit ergeben auch etablierte externe Theorembeweiser anzuschlie{\ss}en.} und den Detaillierungsgraden der Qedeq-Dateien ab. \par Bei einem Ansatz von einem Speicherverbrauch von 2 MB pro mathematischem Textbuch ergibt sich ein Bedarf von 20 MB pro Qedeq-Modul.\footnote{Der Speicherverbrauch im Dateisystem ist sicherlich h{\"o}her, da die Operatoren dort nicht abgek{\"u}rzt vorkommen. Allerdings w{\"a}re der Verbrauch im Dateisystem geringer, wenn die Qedeq-Module dort in komprimierter Form abgelegt werden w{\"u}rden.} Bei der Annahme, dass das mathematische Basiswissen in 15 B{\"u}chern\footnote{Die B{\"u}cheraufteilung k{\"o}nnte beispielsweise so aussehen: Mengenlehre 1, Zahlentheorie 2, Algebra 2, Geometrie 1, Analysis 3, Stochastik 1, Numerik 1, Funktionentheorie 1, Topologie 1, Kombinatorik 1, Graphentheorie 1} beschrieben werden kann, ergibt sich ein dynamischer Speicherbedarf von 300 MB. Bei dieser Gr{\"o}{\ss}e ist noch genug Platz f{\"u}r die Anwendung und das Betriebssystem vorhanden. In sp{\"a}teren Jahren wird der verf{\"u}gbare dynamische Speicher sicherlich zunehmen, so dass dann gleichzeitig auch die h{\"o}here Mathematik im Speicher gehalten werden kann.\footnote{Zum einen ist allein die Bereitstellung von Qedeq-Dateien f{\"u}r das Basiswissen zeitaufwendig genug, um zum Zeitpunkt der Fertigstellung auf eine h{\"o}here Zahl von dynamischem Speicher zu hoffen. Zum anderen sollte es auch m{\"o}glich sein \emph{Schnittstellenmodule\index{Schnittstellenmodul}} zu schaffen, in denen die Beweise fehlen, die jedoch bei Bedarf in zugeh{\"o}rigen vollst{\"a}ndigen Qedeq-Modulen nachgeladen werden k{\"o}nnen. Dieses Vorgehen k{\"o}nnte generell den Speicherverbrauch reduzieren.} \par Die Module werden initial aus dem Internet geladen und lokal im Dateisystem gespeichert. Nur bei {\"A}nderungen ist eine Aktualisierung n{\"o}tig. Die Gr{\"o}{\ss}e des Plattenspeichers ist zwar gr{\"o}{\ss}er als der Bedarf an dynamischem Speicher, dennoch reichen einige GB sicherlich v{\"o}llig aus. \par Eine Absch{\"a}tzung der Performance des Kernels, des Qedeq-Viewers und anderer Programmteile von \textbf{Hilbert~II} ist zur Zeit nicht so einfach m{\"o}glich. Es gibt jeweils viele starke Einflussgr{\"o}{\ss}en, die nur schwer zu bewerten sind. Insbesondere ist zuvor eine genaue Spezifikation dieser Komponenten erforderlich. \section{Verwendung\index{Verwendung}} Wie bereits im Kapitel~\ref{Ziele_der_Darstellung} formuliert, ist das Ziel von \textbf{Hilbert~II} eine Darstellung der Mathematik bzw. ihrer Grundlagen. Diese Darstellung hat bestimmte Eigenschaften, die Rahmenbedingungen f{\"u}r die Einsatzm{\"o}glichkeiten abstecken. Zun{\"a}chst einmal ist diese Darstellung \emph{frei} in dem von Anhang~\ref{GNU_Free_Documentation_License} definierten Sinne. Verf{\"u}gbar ist sie -- in unterschiedlicher Form -- an jedem Ort mit Internetzugang. \par Die Darstellung bietet die Grundlagen der Mathematik in textbuchartiger Form dar. Das bedeutet, dass \textbf{Hilbert~II} als Online-Bibliothek f{\"u}r mathematisches Wissen dienen kann. Die erzeugten PDF-Dolumente k{\"o}nnen ganz normal als Skripte oder Textb{\"u}cher benutzt werden. \par Es kann aber auch, beispielsweise von einem mathematischen Satz ausgehend, zur{\"u}ckverfolgt werden, welche Definitionen und andere S{\"a}tze f{\"u}r den Beweis ben{\"o}tigt werden. Sogar die automatische R{\"u}ckf{\"u}hrung auf die mengentheoretischen Axiome ist m{\"o}glich oder die Beantwortung der Frage, ob ein bestimmter Satz irgendwo in den Beweis eingeht. \par Das durch \textbf{Hilbert~II} formal erfasste mathematische Wissen ist auch formal korrekt, das wird durch den Proofchecker gew{\"a}hrleistet. In diesem Sinne kann \textbf{Hilbert~II} auch als Kontrollinstanz f{\"u}r mathematisches Wissen fungieren. \begin{appendix} \chapter{GNU Free Documentation License\index{GFDL}} \label{GNU_Free_Documentation_License} { \small \sffamily \renewcommand{\LaTeX}{LaTeX} \begin{flushleft} Version 1.2, November 2002\\[.5ex] Copyright \copyright\ 2000,2001,2002 Free Software Foundation, Inc.\\ 59~Temple Place, Suite~330, Boston, MA 02111-1307 USA\\[.5ex] Everyone is permitted to copy and distribute verbatim copies of this license document, but changing it is not allowed. \end{flushleft} \subsection*{PREAMBLE} The purpose of this License is to make a manual, textbook, or other functional and useful document ``free'' in the sense of freedom: to assure everyone the effective freedom to copy and redistribute it, with or without modifying it, either commercially or noncommercially. Secondarily, this License preserves for the author and publisher a way to get credit for their work, while not being considered responsible for modifications made by others. This License is a kind of ``copyleft'', which means that derivative works of the document must themselves be free in the same sense. It complements the GNU General Public License, which is a copyleft license designed for free software. We have designed this License in order to use it for manuals for free software, because free software needs free documentation: a free program should come with manuals providing the same freedoms that the software does. But this License is not limited to software manuals; it can be used for any textual work, regardless of subject matter or whether it is published as a printed book. We recommend this License principally for works whose purpose is instruction or reference. \subsection*{APPLICABILITY AND DEFINITIONS} \label{applicability} This License applies to any manual or other work, in any medium, that contains a notice placed by the copyright holder saying it can be distributed under the terms of this License. Such a notice grants a world-wide, royalty-free license, unlimited in duration, to use that work under the conditions stated herein. The ``Document'', below, refers to any such manual or work. Any member of the public is a licensee, and is addressed as ``you''. You accept the license if you copy, modify or distribute the work in a way requiring permission under copyright law. A ``Modified Version'' of the Document means any work containing the Document or a portion of it, either copied verbatim, or with modifications and/or translated into another language. A ``Secondary Section'' is a named appendix or a front-matter section of the Document that deals exclusively with the relationship of the publishers or authors of the Document to the Document's overall subject (or to related matters) and contains nothing that could fall directly within that overall subject. (Thus, if the Document is in part a textbook of mathematics, a Secondary Section may not explain any mathematics.) The relationship could be a matter of historical connection with the subject or with related matters, or of legal, commercial, philosophical, ethical or political position regarding them. The ``Invariant Sections'' are certain Secondary Sections whose titles are designated, as being those of Invariant Sections, in the notice that says that the Document is released under this License. If a section does not fit the above definition of Secondary then it is not allowed to be designated as Invariant. The Document may contain zero Invariant Sections. If the Document does not identify any Invariant Sections then there are none. The ``Cover Texts'' are certain short passages of text that are listed, as Front-Cover Texts or Back-Cover Texts, in the notice that says that the Document is released under this License. A Front-Cover Text may be at most 5 words, and a Back-Cover Text may be at most 25 words. A ``Transparent'' copy of the Document means a machine-readable copy, represented in a format whose specification is available to the general public, that is suitable for revising the document straightforwardly with generic text editors or (for images composed of pixels) generic paint programs or (for drawings) some widely available drawing editor, and that is suitable for input to text formatters or for automatic translation to a variety of formats suitable for input to text formatters. A copy made in an otherwise Transparent file format whose markup, or absence of markup, has been arranged to thwart or discourage subsequent modification by readers is not Transparent. An image format is not Transparent if used for any substantial amount of text. A copy that is not ``Transparent'' is called ``Opaque''. Examples of suitable formats for Transparent copies include plain ASCII without markup, Texinfo input format, \LaTeX\ input format, SGML or XML using a publicly available DTD, and standard-conforming simple HTML, PostScript or PDF designed for human modification. Examples of transparent image formats include PNG, XCF and JPG. Opaque formats include proprietary formats that can be read and edited only by proprietary word processors, SGML or XML for which the DTD and/or processing tools are not generally available, and the machine-generated HTML, PostScript or PDF produced by some word processors for output purposes only. The ``Title Page'' means, for a printed book, the title page itself, plus such following pages as are needed to hold, legibly, the material this License requires to appear in the title page. For works in formats which do not have any title page as such, ``Title Page'' means the text near the most prominent appearance of the work's title, preceding the beginning of the body of the text. A section ``Entitled XYZ'' means a named subunit of the Document whose title either is precisely XYZ or contains XYZ in parentheses following text that translates XYZ in another language. (Here XYZ stands for a specific section name mentioned below, such as ``Acknowledgements'', ``Dedications'', ``Endorsements'', or ``History''.) To ``Preserve the Title'' of such a section when you modify the Document means that it remains a section ``Entitled XYZ'' according to this definition. The Document may include Warranty Disclaimers next to the notice which states that this License applies to the Document. These Warranty Disclaimers are considered to be included by reference in this License, but only as regards disclaiming warranties: any other implication that these Warranty Disclaimers may have is void and has no effect on the meaning of this License. \subsection*{VERBATIM COPYING} \label{verbatim} You may copy and distribute the Document in any medium, either commercially or noncommercially, provided that this License, the copyright notices, and the license notice saying this License applies to the Document are reproduced in all copies, and that you add no other conditions whatsoever to those of this License. You may not use technical measures to obstruct or control the reading or further copying of the copies you make or distribute. However, you may accept compensation in exchange for copies. If you distribute a large enough number of copies you must also follow the conditions in section ``COPYING IN QUANTITY''. You may also lend copies, under the same conditions stated above, and you may publicly display copies. \subsection*{COPYING IN QUANTITY} \label{copying} If you publish printed copies (or copies in media that commonly have printed covers) of the Document, numbering more than 100, and the Document's license notice requires Cover Texts, you must enclose the copies in covers that carry, clearly and legibly, all these Cover Texts: Front-Cover Texts on the front cover, and Back-Cover Texts on the back cover. Both covers must also clearly and legibly identify you as the publisher of these copies. The front cover must present the full title with all words of the title equally prominent and visible. You may add other material on the covers in addition. Copying with changes limited to the covers, as long as they preserve the title of the Document and satisfy these conditions, can be treated as verbatim copying in other respects. If the required texts for either cover are too voluminous to fit legibly, you should put the first ones listed (as many as fit reasonably) on the actual cover, and continue the rest onto adjacent pages. If you publish or distribute Opaque copies of the Document numbering more than 100, you must either include a machine-readable Transparent copy along with each Opaque copy, or state in or with each Opaque copy a computer-network location from which the general network-using public has access to download using public-standard network protocols a complete Transparent copy of the Document, free of added material. If you use the latter option, you must take reasonably prudent steps, when you begin distribution of Opaque copies in quantity, to ensure that this Transparent copy will remain thus accessible at the stated location until at least one year after the last time you distribute an Opaque copy (directly or through your agents or retailers) of that edition to the public. It is requested, but not required, that you contact the authors of the Document well before redistributing any large number of copies, to give them a chance to provide you with an updated version of the Document. \subsection*{MODIFICATIONS} \label{modifications} You may copy and distribute a Modified Version of the Document under the conditions of sections ``VERBATIM COPYING'' and ``COPYING IN QUANTITY'' above, provided that you release the Modified Version under precisely this License, with the Modified Version filling the role of the Document, thus licensing distribution and modification of the Modified Version to whoever possesses a copy of it. In addition, you must do these things in the Modified Version: \begin{enumerate}% [A.] \item Use in the Title Page (and on the covers, if any) a title distinct from that of the Document, and from those of previous versions (which should, if there were any, be listed in the History section of the Document). You may use the same title as a previous version if the original publisher of that version gives permission. \item List on the Title Page, as authors, one or more persons or entities responsible for authorship of the modifications in the Modified Version, together with at least five of the principal authors of the Document (all of its principal authors, if it has fewer than five), unless they release you from this requirement. \item State on the Title page the name of the publisher of the Modified Version, as the publisher. \item Preserve all the copyright notices of the Document. \item Add an appropriate copyright notice for your modifications adjacent to the other copyright notices. \item Include, immediately after the copyright notices, a license notice giving the public permission to use the Modified Version under the terms of this License, in the form shown in the Addendum below. \item Preserve in that license notice the full lists of Invariant Sections and required Cover Texts given in the Document's license notice. \item Include an unaltered copy of this License. \item Preserve the section Entitled ``History'', Preserve its Title, and add to it an item stating at least the title, year, new authors, and publisher of the Modified Version as given on the Title Page. If there is no section Entitled ``History'' in the Document, create one stating the title, year, authors, and publisher of the Document as given on its Title Page, then add an item describing the Modified Version as stated in the previous sentence. \item Preserve the network location, if any, given in the Document for public access to a Transparent copy of the Document, and likewise the network locations given in the Document for previous versions it was based on. These may be placed in the ``History'' section. You may omit a network location for a work that was published at least four years before the Document itself, or if the original publisher of the version it refers to gives permission. \item For any section Entitled ``Acknowledgements'' or ``Dedications'', Preserve the Title of the section, and preserve in the section all the substance and tone of each of the contributor acknowledgements and/or dedications given therein. \item Preserve all the Invariant Sections of the Document, unaltered in their text and in their titles. Section numbers or the equivalent are not considered part of the section titles. \item Delete any section Entitled ``Endorsements''. Such a section may not be included in the Modified Version. \item Do not retitle any existing section to be Entitled ``Endorsements'' or to conflict in title with any Invariant Section. \item Preserve any Warranty Disclaimers. \end{enumerate} If the Modified Version includes new front-matter sections or appendices that qualify as Secondary Sections and contain no material copied from the Document, you may at your option designate some or all of these sections as invariant. To do this, add their titles to the list of Invariant Sections in the Modified Version's license notice. These titles must be distinct from any other section titles. You may add a section Entitled ``Endorsements'', provided it contains nothing but endorsements of your Modified Version by various parties--for example, statements of peer review or that the text has been approved by an organization as the authoritative definition of a standard. You may add a passage of up to five words as a Front-Cover Text, and a passage of up to 25 words as a Back-Cover Text, to the end of the list of Cover Texts in the Modified Version. Only one passage of Front-Cover Text and one of Back-Cover Text may be added by (or through arrangements made by) any one entity. If the Document already includes a cover text for the same cover, previously added by you or by arrangement made by the same entity you are acting on behalf of, you may not add another; but you may replace the old one, on explicit permission from the previous publisher that added the old one. The author(s) and publisher(s) of the Document do not by this License give permission to use their names for publicity for or to assert or imply endorsement of any Modified Version. \subsection*{COMBINING DOCUMENTS} \label{combining} You may combine the Document with other documents released under this License, under the terms defined in section ``MODIFICATIONS'' above for modified versions, provided that you include in the combination all of the Invariant Sections of all of the original documents, unmodified, and list them all as Invariant Sections of your combined work in its license notice, and that you preserve all their Warranty Disclaimers. The combined work need only contain one copy of this License, and multiple identical Invariant Sections may be replaced with a single copy. If there are multiple Invariant Sections with the same name but different contents, make the title of each such section unique by adding at the end of it, in parentheses, the name of the original author or publisher of that section if known, or else a unique number. Make the same adjustment to the section titles in the list of Invariant Sections in the license notice of the combined work. In the combination, you must combine any sections Entitled ``History'' in the various original documents, forming one section Entitled ``History''; likewise combine any sections Entitled ``Acknowledgements'', and any sections Entitled ``Dedications''. You must delete all sections Entitled ``Endorsements''. \subsection*{COLLECTIONS OF DOCUMENTS} \label{collections} You may make a collection consisting of the Document and other documents released under this License, and replace the individual copies of this License in the various documents with a single copy that is included in the collection, provided that you follow the rules of this License for verbatim copying of each of the documents in all other respects. You may extract a single document from such a collection, and distribute it individually under this License, provided you insert a copy of this License into the extracted document, and follow this License in all other respects regarding verbatim copying of that document. \subsection*{AGGREGATION WITH INDEPENDENT WORKS} \label{aggregation} A compilation of the Document or its derivatives with other separate and independent documents or works, in or on a volume of a storage or distribution medium, is called an ``aggregate'' if the copyright resulting from the compilation is not used to limit the legal rights of the compilation's users beyond what the individual works permit. When the Document is included in an aggregate, this License does not apply to the other works in the aggregate which are not themselves derivative works of the Document. If the Cover Text requirement of section ``COPYING IN QUANTITY'' is applicable to these copies of the Document, then if the Document is less than one half of the entire aggregate, the Document's Cover Texts may be placed on covers that bracket the Document within the aggregate, or the electronic equivalent of covers if the Document is in electronic form. Otherwise they must appear on printed covers that bracket the whole aggregate. \subsection*{TRANSLATION} \label{translation} Translation is considered a kind of modification, so you may distribute translations of the Document under the terms of section ``MODIFICATIONS''. Replacing Invariant Sections with translations requires special permission from their copyright holders, but you may include translations of some or all Invariant Sections in addition to the original versions of these Invariant Sections. You may include a translation of this License, and all the license notices in the Document, and any Warranty Disclaimers, provided that you also include the original English version of this License and the original versions of those notices and disclaimers. In case of a disagreement between the translation and the original version of this License or a notice or disclaimer, the original version will prevail. If a section in the Document is Entitled ``Acknowledgements'', ``Dedications'', or ``History'', the requirement (section ``MODIFICATIONS'') to Preserve its Title (section ``APPLICABILITY AND DEFINITIONS'') will typically require changing the actual title. \subsection*{TERMINATION} \label{termination} You may not copy, modify, sublicense, or distribute the Document except as expressly provided for under this License. Any other attempt to copy, modify, sublicense or distribute the Document is void, and will automatically terminate your rights under this License. However, parties who have received copies, or rights, from you under this License will not have their licenses terminated so long as such parties remain in full compliance. \subsection*{FUTURE REVISIONS OF THIS LICENSE} \label{future} The Free Software Foundation may publish new, revised versions of the GNU Free Documentation License from time to time. Such new versions will be similar in spirit to the present version, but may differ in detail to address new problems or concerns. See \path{http://www.gnu.org/copyleft/}. Each version of the License is given a distinguishing version number. If the Document specifies that a particular numbered version of this License ``or any later version'' applies to it, you have the option of following the terms and conditions either of that specified version or of any later version that has been published (not as a draft) by the Free Software Foundation. If the Document does not specify a version number of this License, you may choose any version ever published (not as a draft) by the Free Software Foundation. \subsection*{ADDENDUM: How to use this License for your documents} To use this License in a document you have written, include a copy of the License in the document and put the following copyright and license notices just after the title page: \begin{quote} Copyright \copyright{} \textit{year}\quad \textit{your name}.\\ Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.2 or any later version published by the Free Software Foundation; with no Invariant Sections, no Front-Cover Texts, and no Back-Cover Texts. A copy of the license is included in the section entitled ``GNU Free Documentation License''. \end{quote} If you have Invariant Sections, Front-Cover Texts and Back-Cover Texts, replace the ``with...Texts.'' line with this: \begin{quote} with the Invariant Sections being \textit{list their titles}, with the Front-Cover Texts being \textit{list}, and with the Back-Cover Texts being \textit{list}. \end{quote} If you have Invariant Sections without Cover Texts, or some other combination of the three, merge those two alternatives to suit the situation. If your document contains nontrivial examples of program code, we recommend releasing these examples in parallel under your choice of free software license, such as the GNU General Public License, to permit their use in free software. \par } % small sffamily \chapter{Qedeq-Format\index{Qedeq!-Format}} \label{Qedeq-Format} Die Dateiform von Qedeq-Modulen ist eine zentrale Schnittstelle von \textbf{Hilbert~II}. Der im Prototypen vorliegende Stand ist unter \url{http://www.qedeq.org/0_00_53/qedeq_de.csv}\footnote{Die dort vorliegende Beschreibung ist in einem etwas anderen Format gehalten.} abrufbar und beschreibt das Format der Version 0.00.53. Diese Formatbeschreibung kann auch als \emph{XML-DTD} unter \url{http://www.qedeq.org/0_00_53/qedeq_de.dtd} abgerufen werden. \par Das Hauptprojekt benutzt f{\"u}r das Qedeq-Format reines XML und die zugeh{\"o}rige XSD ist unter \url{http://www.qedeq.org/0_01_06/qedeq.xsd} zu finden. Zur Dokumentation siehe auch \url{http://www.qedeq.org/0_01_06/qedeq_xsd.html}. \end{appendix} \backmatter \begin{thebibliography}{99} % Logik \bibitem{witheruss}\emph{A.N. Whitehead, B. Russell}, Principia Mathematica, Cambridge University Press, London 1910 \bibitem{bernays}\emph{P. Bernays}, Axiomatische Untersuchung des Aussagen-Kalkuls der {\glqq Principia Mathematica\grqq}, Math. Zeitschr. 25 (1926), 305-320 \bibitem{hilback}\emph{D. Hilbert, W. Ackermann}, Grundz{\"u}ge der theoretischen Logik, Springer, Berlin 1928 \bibitem{novikov}\emph{P.S. Novikov}, Grundz{\"u}ge der mathematischen Logik, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1973 % Mengenlehre \bibitem{monk}\emph{J.~D.~Monk}, Introduction to Set Theory, McGraw-Hill, New York 1969 \bibitem{schmidt}\emph{J.~Schmidt}, Mengenlehre I, Bibliographisches Institut, Mannheim 1966 \bibitem{friepres}\emph{U.~Friedrichsdorf, A.~Prestel}, Mengenlehre f{\"u}r den Mathematiker, Vieweg, Braunschweig 1985 \bibitem{takzar}\emph{G.~Takenti, W.~M.~Zaring}, Introduction to Axiomatic Set Theory, McGraw-Hill, New York 1971 % Computer \bibitem{wiedijk}\emph{F. Wiedijk}, The de Bruijn factor, \url{http://www.cs.kun.nl/~freek/notes/index.html} \end{thebibliography} \addcontentsline{toc}{chapter}{Literaturverzeichnis} \addcontentsline{toc}{chapter}{\indexname} \printindex \end{document}