
§ 2. Операции над высказываниями
Будем считать, что имеется некоторая первоначальная совокупность высказываний, называемых элементарными (или исходными). Исходя из этих высказываний, с помощью, так называемых, логических операций строят новые (сложные) высказывания.
Каждой логической связке сложного высказывания соответствует логическая операция, имеющая свое символьное обозначение (см. табл. 1).
Таблица 1
Условные обозначения логических связок
Связка |
Операция |
Обозначение |
Правила чтения |
Пример А, В – преподаватель ведет практику |
Не |
Отрицание |
|
Не А |
– преподаватель не читает лекции,
|
И |
Конъюнкция |
|
А и В |
– Преподаватель читает лекции и (преподаватель) ведет практику |
Или |
Дизъюнкция |
|
А или В |
– Преподаватель читает лекции или (преподаватель) ведет практику |
Если…, то … |
Импликация |
|
Если А, то В |
– Если преподаватель читает лекции, то он (преподаватель) ведет практику |
…, тогда и только тогда, когда |
Эквиваленция |
|
А тогда и только тогда, когда В |
Преподаватель читает лекции тогда и только тогда, когда он (преподаватель) ведет практику |
1. Отрицание высказывания
Определение
1.
Отрицанием
высказывания Р
называется новое высказывание,
обозначаемое
(читается: «Не Р»
или «Неверно, что Р»),
которое считается истинным, если
высказывание Р
ложно, и ложным, если Р
истинно.
Иначе говоря, значения истинности высказываний Р и связаны между собой, как указано в следующей таблице:
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
Эта
таблица читается по строкам. Например,
первая строка под горизонтальной чертой
означает: если
,
то
.
Приведенная таблица называется таблицей
истинности для отрицания.
2. Конъюнкция высказываний
Определение
2.
Конъюнкцией
высказываний
Р и
Q
называется новое высказывание,
обозначаемое
(читается «Р
и Q»),
которое считается истинным, если истинны
оба высказывания Р
и Q,
и ложным во всех остальных случаях.
Таким образом, значение истинности высказывания связано со значениями истинности высказываний Р и Q. Эта связь выражается таблицей:
|
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Приведенная таблица называется таблицей истинности для конъюнкции.
Данное выше определение конъюнкции вполне отвечает тому смыслу, который придается в рассуждениях союзу «и». Действительно, привычная логика рассуждений требует, чтобы утверждение «Р и Q» было истинно лишь в одном случае: когда истинны оба утверждения Р и Q.
Примеры.
1. Высказывание «Число 2 четное и простое» является конъюнкцией высказываний: «Число 2 четное» и «Число 2 простое». Так как оба последних высказывания истинны, то истинна и их конъюнкция.
2. Высказывания «2 меньше 5» и «5 меньше 10» истинны, поэтому истинна и их конъюнкция «2 меньше 5 и 5 меньше 10». Последнее высказывание записывают обычно так: «2<5<10».
3. Дизъюнкция высказываний
Определение
3.
Дизъюнкцией
высказываний Р
и Q
называется новое высказывание,
обозначаемое
(читается «Р
или Q»),
которое истинно в тех случаях, если
истинно хотя бы одно из высказываний Р
или Q,
и ложно, если ложны оба высказывания Р
и Q.
Значение истинности высказывания связано со значениями истинности высказываний Р и Q с помощью таблицы:
|
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
Эта таблица называется таблицей истинности для дизъюнкции.
Приведенное определение дизъюнкций вполне отвечает обычному употреблению союза «или». Действительно, в практике рассуждений утверждение «Р или Q» считается верным в любом из случаев, когда верно Р или Q; если же оба утверждения Р и Q неверны, то неверно и «Р или Q».
Примеры.
1. Высказывание «В неделе 10 дней или в году 12 месяцев» является дизъюнкцией двух высказываний: «В неделе 10 дней» и «В году 12 месяцев». Несмотря на кажущуюся странность такого высказывания, мы все же признаем его истинным, поскольку истинно одно из составляющих его высказываний («В году 12 месяцев»).
2. Высказывание «2<3» является дизъюнкцией высказываний «2<3» и «2=3», из которых первое истинно, а второе ложно. Следовательно, истинна и сама дизъюнкция.
4. Импликация высказываний
Определение
4.
Импликацией
высказываний Р
и Q
называется высказывание, обозначаемое
(читается: «Если Р,
то Q»,
или «Из Р
следует Q»,
или «P
влечет за собой Q»),
которое ложно лишь в том случае, если Р
истинно, a Q
ложно.
Таблица истинности для импликации имеет вид
|
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Данные
выше определение импликации в основном
отражает тот смысл, который придается
в обычных рассуждениях связке «если...,
то...». Единственное возражение может
вызвать, пожалуй, лишь та строка таблицы,
где
,
,
.
Однако с таким пониманием импликации
приходится все же согласиться, поскольку
принцип «Из лжи следует что угодно»
представляется вполне оправданным.
Заметим, что при рассмотрении импликации P=>Q высказывание Р называют посылкой (или условием) импликации, а высказывание Q – ее заключением (или следствием).
Примеры.
1.
Высказывание «Если Земля круглая, то
»
является импликацией высказываний
«Земля круглая» и «
».
Оно истинно, так как истинны оба последних
высказывания.
2.
Высказывание «Если
,
то число 5 – простое» есть импликация
высказываний «
»
и «5 – простое». Оно истинно, поскольку
посылка «
»
– Ложное высказывание.
5. Эквивалентность высказываний
Определение
5.
Эквивалентностью
(или эквиваленцией)
высказываний Р
и Q
называется новое высказывание,
обозначаемое
(читается «P
эквивалентно
Q»,
или «P
тогда и только тогда, когда Q»),
которой истинно в том и только в том
случае, если Р
и Q
одновременно Истинны или одновременно
ложны.
Таблица истинности для эквивалентности выглядит следующим образом:
|
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Примеры.
1. Высказывание «2 2 = 4» тогда и только тогда, когда Земля – шар" представляет собой эквиваленцию двух высказываний: «2 2 = 4» и «Земля – шар». Оно истинно, поскольку истины оба этих высказывания.
2. Высказывание «Небо синее в том и только в том случае, когда снег черный» является эквиваленцией высказываний «Небо синее» и «Снег черный». Оно ложно, так как одно из двух последних высказываний истинно, а другое ложно.
6.
Логические операции как операции на
множестве
Рассмотрим
любую из логических операций, например
операцию конъюнкции
.
Поскольку число
полностью определяется числами
и
,
мы можем оперировать не с высказываниями,
а с числами 0 и 1, определив конъюнкцию
над ними с помощью таблицы
Аналогичные замечания можно сделать и по отношению к остальным логическим операциям.
Например,
и т. д.
Таким образом, каждой логической операции над высказываниями соответствует некоторая функция, определенная на двухэлементном множестве и принимающая значения в том же множестве. Эту функцию мы будем называть тем же термином (отрицание, конъюнкция, дизъюнкция и т.д.), что и соответствующую логическую операцию.