- •Полином Жегалкина
- •Полнота булевых функций
- •Классификация предикатов:
- •Формулы логики предикатов.
- •Понятие равносильной формулы.
- •Приведенная форма для формулы предикатов.
- •Предваренная нормальная форма для формул логики предикатов.
- •Элементы теории алгоритмов.
- •Метрические характеристики графа.
- •Нахождение кратчайшего пути.
- •– Разрез
- •2), , Согласно 2б - противоречие, для всех вершин.
Полнота булевых функций
Система функций называется полной (функционально полной), если её замыкание совпадает с множеством булевых функций, т.е. любую булеву функцию можно представить в виде суперпозиции функций системы .
Теорема: (о полноте двух систем) Пусть даны две системы булевых функций и ; система и о которых известно, что:
-
Система – полная
-
Каждую функцию системы можно представить, как суперпозицию функций системы , т.е.
Тогда система является полной.
Доказательство: рассмотрим произвольную булеву функцию , ; так как система полна, то функцию можно представить, как суперпозицию некоторых функций этой системы, то есть , но так как каждая функция из , в том числе и выбранные, представимы в виде суперпозиции функций , то функцию можно представить в следующем виде: , где – полная. Теорема: (о функциональной полноте) Для того, чтобы система булевых функций была полной необходимо и достаточно, чтобы она целиком не содержалась ни в одном из 5 замкнутых классов: Доказательство: 1) Необходимость: мы предполагаем, что – полная. Предположим противное: пусть содержится в некоторых из перечисленных классов. Каждый из классов является замкнутым (содержится, но не совпадает). Так как, система полна, то . С одной стороны, из , то , С другой стороны . Множество строго включено в себя получено противоречие. не может содержаться целиком ни в одном из замкнутых классов.
2) Достаточность: целиком не содержится ни в одном из пяти классов. Докажем, что - полная. Для этого из системы функций рассмотрим не более пяти булевых функций: . Формируем новую систему . Возьмём класс . Нам известно, что этот класс полный. Покажем, что функции класса можно представить в виде суперпозиции функций системы (а следовательно и функций системы ). Возьмём . Построим
Доопределим (рассмотрим все возможные варианты):
-
тогда из функций и получаем и 0;
-
; возьмём , по лемме о несамодвойственной функции
-
возьмём , по лемме о немонотонной получаем функцию одной переменной
-
тогда из функций и получаем и 1; .
Возьмём нелинейную функцию . По лемме о нелинейной функции мы получаем нелинейную функцию двух переменных . Таким образом функции класса можно получить из функций класса . ⟹ - полный и система – полная Теорема: (критерий Эмиля Поста)
Из всякой полной системы можно выделить полную подсистему , , содержащую не более четырёх функций. Доказательство: согласно теореме о функциональной полноте, из полной системы можно выделить полную , содержащую не более пяти функций, однако: рассмотрим . Эта функция в точке В случае 1 , в случае 2
Пусть некоторый класс булевых функций. Система булевых функций называется полной в , если её замыкание при этом считается замкнутым классом.
Система булевых функций из замкнутого класса называется базисом в , если она является полной в , а любая её подсистема полной в не является.
Теорема1: каждый замкнутый класс булевых функций имеет конечный базис.
Теорема 2: мощность множества замкнутых классов булевых функций является счётной.
Предикаты.
Понятие предиката и операции над ними.
Предложение или утверждение, содержащее одну или несколько переменных, при подстановке вместо которых конкретных значений из некоторых множеств, получаем высказывание (истинное или ложное) называется предикатом.
Количество переменных, входящих в предложение, называется местностью или арностью предиката.
Пусть даны множества произвольной природы, тогда -местный предикат – это отображение .
Множество , представляющее собой декартовое произведение, называется предметной областью.
Множество истинности предиката
.
Переменные, входящие в , называются предметными переменными.
Конкретизация предиката - .
Высказывание – нольмеснтый предикат.