lec07 производная булевой функции
.pdfПример 7.8. Смешанные производные (x1,x2,x3).
БФ (x1,x2,x3) = x1x2 1 3.
Выпишем все смешанные производные.
|
? |
|
|
= ( ) = = |
||||||
|
|
|
||||||||
= |
|
|
|
|||||||
|
1 1? 3 |
1 |
3 |
1 |
1 3 |
1 3 |
||||
1 |
2 |
|
3 |
2 |
|
? |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
= |
|
= |
1 2 |
2 = |
|
|
2 |
= |
|
|
|
1 |
2 |
1 |
? |
1 2 |
?3 |
|
2 3 |
1 |
|
? |
|
|
|
? |
||||||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
= |
|
|
|
3 |
|
? |
|
|
|
1 3 |
|
|
?2 |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 2 3 |
1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11
Производная БФ f по набору аргументов A={ 1, …, } называется функция:
( |
, ,... |
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
1 2 |
|
= ( , , . . . ) ( , , . . . , |
, …, |
. . . , ) |
||||
|
|
|
|
||||||
|
A |
|
1 2 |
|
1 2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Свойства оператора |
: |
1) |
|||||||
|
|
|
|
|
|||||
|
A |
|
A |
= A A |
|||||
|
|
|
2) Если БФ g существенно не зависит |
( ) |
= |
|
ни от одного аргумента набора А |
A |
A |
12
Расширенное понятие дифференциала БФ для произвольной двуместной логической операции p.
Дифференциалом ∂f /∂xi – от БФ f по переменной xi для операции
р(a,b) называется логическое выражение:
( |
, |
, … |
) |
1 |
2 |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= ( 1, 2, . . . , −1, 0, +1, . . . , ), ( 1, 2, . . . , −1, 1, +1, . . . , ) ,
13
Дифференциалом ∂f /∂xi – от БФ f по переменной xi для операции дизъюнкция (конъюнкция) называется логическое выражение:
( |
, |
, … |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
|
2 |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= ( , , . . . , |
, 0, |
, . . . , ) ( , , . . . , |
, 1, |
, . . . , ) |
|||||||||||||||
|
|
1 |
2 |
|
|
−1 |
|
|
+1 |
|
|
1 |
2 |
−1 |
|
+1 |
|
|
|
( |
|
, |
, … |
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
= , , . . . , |
|
, 0, |
|
, . . . , |
( , , . . . , |
|
, 1, |
|
, . . . , ) |
||||||||||
|
|
|
1 |
2 |
|
|
−1 |
|
+1 |
|
1 |
2 |
−1 |
+1 |
|
14
Пример 7.9. (x1,x2,x3) = x1 x2 1 3
Найдем все дифференциалы (x1,x2,x3) для операции .
(1, 2, 3) |
= |
0, 2, 3 |
(1, 2, 3) = |
? |
3 |
2 |
1 |
( 3) (2) = |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
(1, 2, 3) |
= |
1, 0, 3 |
(1, 1, 3) = |
? |
|
3) |
|
|
|||||
2 |
( 1 3) (1 1 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
1 1 3 |
|
|
(1, 2, 3) |
= |
1, 2, 0 |
(1, 2, 1) = |
? |
|
|
|
|
|
||||
3 |
( 1 2 1) (1 2) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
1 2 1 |
|
|
15
Разложение Шеннона БФ.
Утверждение 7.1.
f(x1,x2,...,xi-1,xi,xi+1,...,xn) =
=xi f (x1,x2,...,xi-1,1,xi+1,...,xn) f (x1,x2,...,xi-1,0,xi+1,...,xn).
Доказательство: При xi=0:
f (x1,x2,...,xi-1,0,xi+1,...,xn) =
= 0·f (x1,x2,...,xi-1,1,xi+1,...,xn) 0· f (x1,x2,...,xi-1,0,xi+1,...,xn) = = f (x1,x2,...,xi-1,0,xi+1,...,xn).
При xi=1:
f(x1,x2,...,xi-1,1,xi+1,...,xn) =
=1·f (x1,x2,...,xi-1,1,xi+1,...,xn) 1· f (x1,x2,...,xi-1,0,xi+1,...,xn) =
=f (x1,x2,...,xi-1,1,xi+1,...,xn).
Единичная остаточная функция - коэффициент разложения функции f по переменной xi при xi. Нулевая остаточная функция - коэффициент
разложения функции f по переменной xi при .
16
Пример 7.10. Разложение Шеннона БФ.
f (x,y,z) = ~x yz. Разложение f по переменной x.
f (x,y,z) = x f (1,y,z) f (0,y,z) = x·( ~1· yz) ·( ~0· yz) = ?
=x·( ~ yz) ·( ~0 yz) =
=x·( ~ yz) ·(y yz) =
Врезультате имеем следующие коэффициенты разложения f, зависящие лишь от y и z:
~ yz – коэффициент разложения функции f по переменной x при x. y yz – коэффициент разложения функции f по переменной x при .
17
Разложение Шеннона БФ по двум и k переменным.
Утверждение 7.2. (следствие утверждения 7.1) Разложение функции f по x1 при x2:
f(x1,x2,x3,...,xn) =
= x1 f(1,x2,x3,...,xn) 1 f (0,x2,x3,...,xn) = = x1[x2 f(1,1,x3,...,xn) 2 f (1,0,x3,...,xn)]1[f (0,1,x3,...,xn) 1 f (0,0,x3,...,xn)].
= x1x2 f(1,1,x3,...,xn) x1 2 f (1,0,x3,...,xn)1x2 f (0,1,x3,...,xn) 1 2 f (0,0,x3,...,xn).
Введем обозначение (также как в лекции 3).
σ , если σ = 1; = 1
, если σ = 0; = 0
00 = 1; 01 = 0; 10 = 0; 11 = 1.
18
Разложение Шеннона БФ по двум и k переменным.
f(x ,x ,x ,...,x |
) = |
σ1 |
σ2f( |
, ,x ,...,x ) |
|
1 2 3 n |
|
1 |
2 |
1 |
2 3 n |
σ1σ2 B2
Утверждение 7.3. (по индукции из утверждения 7.1 и 7.2):
f (x |
,...,x |
,x |
k+1 |
,...,x ) = |
σ1 |
… σ f ( ,..., ,x |
,...,x |
) |
||
1 |
k |
|
n |
1 |
|
1 |
k k+1 |
n |
|
|
|
|
|
|
σ …σ B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
19 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Часть 5.
Интеграл БФ.