- •Н. Г. Моисеев математическая логика и теория алгоритмов
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Введение
- •Техника безопасности при выполнении лабораторных работ
- •1. Общие требования безопасности
- •2. Требования безопасности перед началом работы
- •3. Требования безопасности во время работы
- •4. Требования безопасности в аварийной обстановке
- •5. Требования безопасности по окончании работы
- •6. Ответственность
- •Лабораторная работа № 1 алгебра высказываний и логические операции над ними
- •1.1. Теоретическая часть
- •1.1.1. Высказывания и операции над ними. Понятие высказывания
- •1.1.2. Логические операции над высказываниями
- •1.2. Задания к выполнению работы
- •1.3. Контрольные вопросы
- •2.1.1. Формулы алгебры высказываний
- •2.1.1. Равносильные формулы алгебры высказываний
- •I. Основные равносильности:
- •II. Равносильности, выражающие одни логические операции через другие:
- •III. Равносильности, выражающие основные законы алгебры логики:
- •2.2. Задания к выполнению работы
- •2.3. Контрольные вопросы
- •Учебно-методическое обеспечение
- •Лабораторная работа № 3 функции алгебры логики. Совершенные нормальные формы
- •3.1. Теоретическая часть
- •3.1.1. Функции алгебры логики
- •3.1.2. Представление произвольной функции алгебры логики в виде формулы алгебры логики
- •3.1.3. Закон двойственности
- •3.1.4. Дизъюнктивная нормальная форма (днф) и совершенная дизъюнктивная нормальная форма (сднф)
- •3.1.5. Конъюнктивная нормальная форма (кнф) и совершенная конъюнктивная нормальная форма (скнф)
- •3.1.6. Проблема разрешимости
- •3.2. Задания к выполнению работы
- •Сднф и скнф операции конъюнкции
- •3.3. Контрольные вопросы
- •4.1.1. Основные понятия релейно-контакных схем
- •4.1.2. Реализация с помощью релейно-контакных схем основных логических операций
- •4.2. Задания к выполнению работы
- •4.3. Контрольные вопросы
- •5.2. Задания к выполнению работы
- •5.3. Контрольные вопросы
- •Учебно-методическое обеспечение
- •Лабораторная работа № 6 построение доказательств в логике высказываний
- •6.1. Теоретическая часть
- •6.1.1. Основные понятия и определения, используемые при построении доказательств в логике высказываний
- •6.1.2. Аксиоматический метод доказательства логических выражений
- •6.1.3. Конструктивный метод доказательства логических выражений
- •Метод доказательства логических выражений
- •6.1.4. Принцип резолюций
- •6.1.5. Метод Вонга
- •6.1.6. Метод натурального исчисления
- •6.2. Задания к выполнению работы
- •6.3. Контрольные вопросы
- •7.1.1. Составление легенд на основе клауз
- •7.1.2. Составление клауз на основе легенд
- •7.2. Задания к выполнению работы
- •7.3. Контрольные вопросы
- •8.1.1. Формулы исчисления высказываний
- •8.1.2. Определение доказуемой формулы
- •1. Система аксиом исчисления высказываний
- •2. Правила вывода
- •1. Правило подстановки
- •2. Правило заключения.
- •3. Определение доказуемой формулы
- •8.1.3. Производные правила вывода
- •8.1.4. Понятие выводимости формулы из совокупности формул
- •8.1.5. Понятие вывода
- •8.1.6. Правила выводимости
- •13. Правило исключения третьего в доказуемых формулах
- •8.1.7. Связь между алгеброй высказываний и исчислением высказываний
- •Теоремы, устанавливающие связь между алгеброй высказываний и исчислением высказываний
- •8.2. Задания к выполнению работы
- •8.3. Контрольные вопросы
- •9.1.1. Логические операции над предикатами
- •9.1.2. Кванторные операции
- •9.1.3. Понятие формулы логики предикатов
- •9.1.4. Значение формулы логики предикатов
- •9.1.5. Равносильные формулы логики предикатов
- •9.1.6. Предваренная нормальная форма
- •9.1.7. Общезначимость и выполнимость формул
- •9.2. Задания к выполнению работы
- •9.3. Контрольные вопросы
- •Учебно-методическое обеспечение
- •Лабораторная работа № 10 алгоритмы и их применение
- •10.1. Теоретическая часть
- •10.1.1. Характерные черты алгоритма и основные требования к алгоритмическим процедурам
- •10.1.2. Классификация алгоритмических моделей
- •10.1.3. Машины Тьюринга
- •Тьюрингова функциональная схема
- •Программа (схема) работы машины Тьюринга,
- •10.2. Задания к выполнению работы
- •10.3. Контрольные вопросы
- •Учебно-методическое обеспечение
- •Заключение
- •424000 Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3
- •424006 Йошкар-Ола, ул. Панфилова, 17
6.2. Задания к выполнению работы
Каждую клаузу в нижеприведенных вариантах необходимо доказать следующими методами: аксиоматическим, натурального исчисления, резолюций и Вонга.
1.
,
,
.
2.
,
,
.
3.
,
,
.
4.
,
,
.
5.
,
,
.
6.
,
,
.
7.
,
,
.
8.
,
,
.
9.
,
,
.
10.
,
,
.
11.
,
,
.
12.
,
,
.
13.
,
,
.
14.
,
,
.
15.
,
,
.
16.
,
,
.
17.
,
,
.
18.
,
,
.
19.
,
,
.
20.
,
,
.
21.
,
,
.
22.
,
,
.
23.
,
,
.
24.
,
,
.
6.3. Контрольные вопросы
В чем заключается различие в построении доказательств в логике высказываний и логике Буля?
2. Какие символы используются для построения доказательств в алгебре высказываний?
3. Записать причинно-следственное отношение, которое используется для доказательства какого-либо утверждения.
4. Дать определение клаузы. Записать законы рефлексивности, антисимметричности и транзитивности для отношения порядка.
5. Дать определение легенды. Привести пример.
6. Привести запись тавтологии и противоречия.
7. Привести пять методов доказательств справедливости логических клауз.
8. В чем заключается аксиоматический метод доказательства логических выражений. Доказать справедливость клаузы modus ponens – правила отделения.
9. На чем основан конструктивный метод доказательства логических выражений. В каком случае клауза считается истинной?
10. Что такое минимальное и трансверальное покрытие?
11. В чем заключается принцип резолюций? Пример.
12. На чем основывается метод Вонга?
13. Преимущество метода натурального исчисления. Десять правил метода натурального исчисления.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
1. Акимов, О. Е. Дискретная математика. Логика, группы, графы / О. Е. Акимов. – М.: Лаборатория базовых знаний, 2001.
Лабораторная работа № 7
СОСТАВЛЕНИЕ ЛЕГЕНД И КЛАУЗ В ЛОГИКЕ ВЫСКАЗЫВАНИЙ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ – приобретение практических навыков по составлению легенд и клауз в логике высказываний.
7.1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Основные теоретические сведения, понятия, термины и определения, касающиеся правил составления легенд и клауз, были даны в предыдущей лабораторной работе. Здесь в теоретической части разберем несколько примеров, поясняющих правила составления легенд и клауз.
7.1.1. Составление легенд на основе клауз
Пример 7.1. Составить легенду для приведенной ниже клаузы:
на основе следующих предложений:
А – Падение авторитета власти.
В – Политики, не способные управлять страной.
C – Нарастание анархии в обществе.
D – Высказывание абсурдных идей.
Е – Появление безответственных политиков.
Решение
«Падение
авторитета власти происходит тогда
и только тогда,
когда нарастает анархия в обществе (
).
Нарастание анархии в обществе равносильно
появлению на политической арене
безответственных политиков (
).
Появление
подобных политиков приводит
к тому,
что они высказывают абсурдные идеи (
).
Высказывание политиками таких идей
демонстрирует
неспособность их управлять страной
(
).
Итак,
падение авторитета власти приводит
к появлению
политиков, не способных управлять
страной (
)».
(В легенде жирным шрифтом выделены грамматические связки, с помощью которых реализуются логические операции, приведенные в клаузе).
Пример 7.2. Составить легенду для клаузы:
А – Человек занимается спортом.
В – Человек хочет быть здоровым.
C – Наличие высоких спортивных результатов.
D – Одерживание победы на соревнованиях.
Е – Счастливая жизнь.
F – Всеобщее признание.
Один из вариантов легенды.
"Если
человек занимается спортом, то
он хочет быть здоровым (
).
Если
человек хочет быть здоровым, то
у него будет счастливая жизнь (
).
Кроме того, если
человек занимается спортом, то
он, как правило, стремится достичь
высоких спортивных результатов (
).
Наличие высоких спортивных результатов
(С)
позволяет одерживать победы на
соревнованиях (D).
Если
человек одерживает победы на соревнованиях
(D),
то
они влекут за собой всеобщее признание
(F).
Однако, неверно,
что человек хочет жить счастливо и иметь
всеобщее признание (
).
Значит,
он не станет заниматься и спортом (
)».
Пример 7.3. Составить легенду для клаузы:
J – Знать язык программирования.
H – Уметь составить рабочую программу.
K – Наличие знакомого программиста.
I – Обучаться в институте.
Один из вариантов легенды.
«Если
знать язык программирования
(J),
то
можно составить рабочую программу
(H),
однако, если
есть знакомый программист
(K),
то
можно ее составить с его помощью (H),
а если
обучаться в институте
(I),
то
будешь знать язык программмирования(J),
однако,
если
умеешь составить рабочую программу
(H),
то
ты должен учиться в институте (I).
Но программа не
составлена (
).
Следовательно,
ты не
знаешь язык программмирования(
)
и не
имеешь знакомого программиста(
).
Пример 7.4. Пусть имеется легенда для клаузы:
«Все
живое способно чувствовать
(
).
Всякое материальное тело занимает
определенный объем (
).
Если нечто занимает пространственный
объем и способно чувствовать, то это
нечто есть ни что иное, как живой организм
(
).
Пусть существует нечто живое (А),
но не являющееся организмом (
).
Тогда следует вывод, что это нечто
нематериально (
)».
Составим предложения для используемых символов клаузы:
А – Быть живым.
В – Способность чувствовать.
C – Материальное тело.
D – Занимать объем.
Е – Быть живым организмом.
На основе полученных выражений составим новый вариант легенды, в котором будем в основном использовать традиционные связки, соответствующие логическим операциям.
«Если
нечто является живым
(А),
то
оно способно чувствовать
(В)
– (
).
Если
существует материальное тело (C),
то
оно занимает объем (D)
– (
).
Если
нечто способно чувствовать
(В)
и занимает
объем (D),
то
оно является живым организмом
(Е)
– (
).
Но
если
существует нечто живое
(А),
не
являющееся живым организмом
(
),
то
это нечто нематериальное
(
)
– (
).
