Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Литература / Дополнительная литература / 24_В.В.Аниськов, И.В.Близнец - Дискретная математика. Курс лекций

.pdf
Скачиваний:
38
Добавлен:
29.02.2016
Размер:
659.25 Кб
Скачать

 

бувсехдлявыполняетсялеммачтотеперь,Предположим

 

ункций,

ункция,оторыхпеременныхслоч

превышаетне

nàíòû,− 1

иеслевых.е.

 

n

1

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

÷èòпроизво

î

констотравноотличнаявекторномбулевазаданиилинейнаяеевединиц

 

Тогдаункция.булевалинейнаяя

 

2

n

2

 

ü

f x

n

)

 

 

-ëü

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

существую.Пу

 

 

 

 

 

чтоакие,т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a0, a1, . . . , an {0, 1}

ункциюСоставим

f xn) = a0 a1x1 . . . anxn.

 

 

 

 

 

 

( )

Тогда

 

f1xn−1) = a0 a1x1 . . . an−1xn−1.

 

 

 

 

 

( )

Каждому

набору

 

f xn) = f1xn−1) anxn.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(a1, a2, . . . , an−1)

переменных

 

x1, x2, . . . , xn−1

 

 

öèè

f xn−1) соответствует два набора переменных

x1, x2, . . . , xn

óíê

 

 

 

 

(

образом,) .å. 2

 

2n−2

= 2n−1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f xn) (a , a

. . . a

 

, 1)

è

(a , a , . . . , a

n−1

, 0).

 

Åñëè

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

n−1

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ðå (a1, a2, . . . , an−1)

ункция

( ) принимает значение

1

 

- наборе íà òî

(a1, a2, . . . , an−1, 1)

 

 

 

ÿ ( )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,

íà à

 

 

(a1, a2, . . . , an−1, 0) значенèчение.Ес1 ли жнаборенаборе

(a1, a2, . . . , an−1)

óíêö

ÿ

( ) принимает зна

ëüøå,òî0

 

наборе (a1, a2, . . . , an−1, 1)

чение на

( ) ïð

 

значение

1

 

 

íà

 

 

(a1, a2, . . . , an−1, 0)

 

öèè

 

 

0. Òàê

 

 

 

-ункзаданиирномвектвединицчисло

задании( ) оказываетсункциия в два раза бо

 

 

 

векторномвединицлочисчем

 

.5.1доказанаЛемма

Ïðè

 

·

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ункции

 

 

 

n > 2

булевойлинейнойвектвекторноезадание

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

единиц.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следствиеf x ) содержит5.2. Есличетноепри числ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n > 2

 

 

 

 

 

 

 

ункбулевойзадание

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

внляетсяåдливойныхСвойствоОчевполедующеелиномов,дно,f x ) нейнойсодержитчто5..3.всноваутверКлассрезунечетноельждениеполучаетсатечисост. лояавлениялинейныйединиц,линейноготопо ункциямпо.Поэтомулиномаизf x ) неспралияв--

Опреде ение 5.9. БулеваL замкнункцийнкцият.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

если,ункциейевойëáó

 

f xn) назыв ется

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- жествосамодвойМно.классомобозначаетсназываетсячерезябулевыхиункцийбулевыхсамодвойственныхвсехственных

f x ) = f (x1, x2, . . , xn)

 

 

ак:иещеопределить

 

 

 

 

 

 

 

S. Класс

S

æíî

S = {f | f =60f }.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.II)иIацийопер(относительноормунормальнуююнктивную

 

чизадаПостановка4.3.

ормеой

 

мерногоПуМностьжкубаество. En можно рассматриватьгеометрическак множество вершин

n-

чалекуба квооробычдиíомат, понимании),длинаребраn равнаумнокоторогожествоовершинднаизвершинтрехмерногонахдитсдинатныхкубаяв(т.е-.

n = 3. тогда E

 

 

плоскостях (рис.4). Все элементы мноижтриестваграни1

коорвлежат

 

E3 = {(0, 0, 0); (0, 0, 1); (0, 1, 0); (0, 1, 1);

 

являются вершинами.(1, 0, 0); (1, 0, 1); (1, 1, 0); (1, 1, 1)}

 

 

 

 

001

 

011

 

 

 

 

 

101

 

 

 

 

111

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

000

 

 

010

 

 

 

 

 

100

 

 

 

110

 

 

 

 

 

 

 

литьзнаоУдинаквсчениеЛегкпонятиех овоевершин,имзаметитьзнаютграничение,кдвеоторыекследующуюоорадинатыяежвершин,на.закЭтоднойономерностьлежазакащихграни,ономерностинаднапостроениядномизпозворебрекоорляетдинатэтогодинакопредеимееткубаовоеÐÈÑ. 4 -.

множестваизчиселма

 

 

 

si1 , si2 , . . . , sir

систеиксированная

Определение

n4.-6мерного. Пустькуба.

 

 

 

 

 

 

{0, 1}.

Множество всех вершин n-мерного куба

(a1, a2, . . . , an) таких, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

= s

,

a

= s49, . . . ,

a

= s

,

i1

i1

 

i2

 

 

i2

 

ir

ir

 

называеПусòьсятеперь(n r)-мерной р нью.

 

n = 4. Òîãäà

 

E4 = {(0, 0, 0, 0); (0, 0, 0, 1); (0, 0, 1, 0); (0, 0, 1, 1);

(0, 1, 0, 0); (0, 1, 0, 1); (0, 1, 1, 0); (0, 1, 1, 1);

(1, 0, 0, 0); (1, 0, 0, 1); (1, 0, 1, 0); (1, 0, 1, 1);

(1, 1, 0, 0); (1, 1, 0, 1); (1, 1, 1, 0); (1, 1, 1, 1)}.

1001

1101

1011

1111

 

0001

0101

0011

0111

1000

1100

 

1010

1110

0000

0100

0010

0110

 

òðè)äâóõрованнойûå Ïó(èõ(ðñòüèкбразуют.сированныхк5)оор.динаты),вершины,коордвухмерныединат)- è ðо(вершидномернныединакграни,овоеû ссреди(кознадиногчениеàккоторыховымакихднойкзнаоортрехмерчениемдинатикси-

аглядноСхематичноепредставитьизображвсе енимеющиечетыРИС. 5 ехмерного куба позволяет довольно

 

 

 

 

(n r

 

 

 

 

 

n

множествоСоставимункция.булеванекоторая

 

следующимf x )

Nf

 

образом:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(a , a , . . . , a )

Nf тогдаединственнымтолькотогда, когда

жество

 

 

.

1 2

 

 

n n. Очевидно, что если известно мно-

f (a , a , . . .

, an) = 1

Тогда N

 

E

 

 

 

1 2

 

 

n f

 

 

.образом

Nf , то ункцию f x

)

построитьможно50

чаетслинейными,ункция называется классом линейныхn переменных,булевых ункцийоторыелинейнаяявляютсобозная-

левойОпределениеункцией, если5.8сущест. Булеâуюта ункция f xn) называется линейной бу-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

a0, a1, . . . an {0, 1}

чтоакие,

Множество

 

 

 

 

 

 

 

 

 

отункций

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

всех булевыхf x ) = a0 a1x1 . . . anxn.

 

 

âà

ЛеммаL.

(лемма5.4

 

Если.ункции)линейной

 

áóëå

тсодерж

 

 

 

f xn)

 

заданиевекторноееетоконстантой,являетсяне

 

..При.единицазательствоиндукции

 

-математипринциписпользуялеммуДокажем

Докменнойческ

 

2n−1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

÷íûõ àêèõn = 1ункцийполучаем ункцию, зависящую от 1 пере

ормуламиКаждаязуютсëèреаоторые

221

= 22

= 4. Это будут ункции,

ляютсдля

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,

1,

x,

 

явнеконстантаминихИз.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

чтоливекторноеэтих.x

 

заданиеункцийизкпостроитьаждойнихлинейна:изтнихаблицысодеристинности,житx = 0 x;

 

= 1 òî.x Кромемыувидим,того,

x

x

приИтак,.единиц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21−1 = 20 = 1 число

 

теперьПусть

 

n = 1

 

выполняется.утверждение

 

 

Пусть

 

 

 

 

 

 

n = 2,

 

.

переменных.2отзависитункциябулева.

 

нкцийлениябудетx y равноакиеперем нные. Тогда число всех возможных булевых

перечис

 

 

 

 

 

 

 

22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дляЖегалкинатеоремойункции:

 

 

 

всех ормул,2 = 16реализующихВоспользуемсэтия.

 

 

 

 

 

0, 1, x, y, 1 x, 1 y, x y, 1 x y,

 

 

 

 

 

 

 

xy, x xy, y xy, 1 xy, 1 x xy,

 

 

 

èçÒå

íèõ,

1оторыерассмотрениясоджатy xy, x y xy, 1 x y xy.

 

 

изисключимтого,

 

 

 

 

 

 

 

 

àêxyжнеконстявляютсантыя линейными. Кроме

.истинностиаблицуункцийяоставших

0 1.

дляСоставим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

y

1 x

1 y

x y

1 x y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0

 

 

 

 

1

 

1

 

 

0

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

1

 

 

 

 

1

 

0

 

 

1

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

0

 

 

 

 

0

 

1

 

 

1

 

 

 

0

 

 

 

 

Изсолняетсдераблицыжатций

видно,1 1

 

 

÷òî0

 

векторные0

 

0задания каждой1

 

-ункэтихиз

âûïî

 

ÿ

2

n

1

= 2

2

1

= 2 единицы. Следовательно,

утверждение

 

 

 

 

 

äëÿ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n = 2.

 

59

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ункциОпределенией, охраняющей5.6. константуБулева ункция f xn)

называется

булевой

отункцийбулевыхвсехство

переменных,если0 f (0, 0, . . . , 0) = 0.

-Ìíîæ

 

 

 

n

 

 

сохраняющихконстантуанту

обозна0 называетсча яя классом булевых ункций сохраняющих

 

 

 

0

è

 

T0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.Определение

Булева5.7.

ункция

 

 

 

 

 

 

 

й,ункци

константуохраняющей

f xn)

называется

булевой

отункцийбулевыхвсехство

переменных,если1 f (1, 1, . . , 1) = 1.

-Ìíîæ

 

 

 

n

 

 

сохраняющихконстантуанту

обозна1 называетсчаетсяя классом булевых ункций сохраняющих

 

 

 

1

è

 

T1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Класс.5.2Лемма

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T0

ровноункцийзамкнутостьсодержитбулевых

22n−1Докбулевыхазательствоункций,. Докзависящихажем снаотчалаn переменных.

класса

 

 

 

напостроеннуюункцию,бую

 

 

 

 

 

 

T0. Ëþ-

 

 

 

T0

видевпредставитьможно

 

 

 

ãäå

 

A = f (f1xn), f2xn), . . . , fkxn)),

 

 

 

 

 

Следовательно,

 

ункция,

T0. Таким образом, замкнутость

класса

T0, принадлежит классу

f xn) f1xn), f2xn), . . . , fkxn) ункции из класса T0. Тогда

 

 

 

 

 

A(0 0, . . .

0) =

 

 

 

 

 

 

 

 

f (f1(0 0, . . . 0), f2(0, 0, . . . , 0), . . , fk(0, 0 . . . , 0)) =

 

 

 

 

 

òü,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ций из класса любая булеваf (0, 0, . . . , 0)построенная= 0.

- унк множестве на

T0

 

 

 

 

очевидно,

 

 

 

 

 

 

отцийунбулевыхвсехествомнорассмотретьдоказана.Если

 

 

 

делятснабореяинаункций,накладывачтооторыевсеоизлегктехзаметсостоитных,

два класса. Одинпеременклассn

÷åí

 

 

 

 

(0 0, . . . , 0)

знапринимают

значение0ограничений,другой из тех ункций, к

принимаютнабореэтомнарые

ныакихункцийполичеству.Поскаргументов,лькуэлементовнезна.ченияТепрь,1 тсэтихя,вспомнив,то ункцийчтоначточисдругихлоэти классынаборахрав-

îò n

 

равно

22n

лучим,

 

 

булевых х ñå равно

 

n

 

сохраняющих константу 0,

 

1

· 22

n

=

n

 

2

 

= 22АналогичноЛемма.док−1 5.3азана. докКласс.зываетсзависящих

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T1

заункцийбулевых

ровносодержитикнут

22n−1 булевых ункций,

 

58îò n переменных.

 

 

 

 

 

число

 

7множителей.

конъюнкцииэлементарнойангом

 

 

 

ÿ

 

 

.84.Определение

Множество

 

 

 

 

 

 

 

 

называетс

конъюнкцииарнойлементэрой

 

 

 

NK , которое соответству

 

 

-некото

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K(x1, x2, . . . , xn) = xa1 xa2 . . . xar

 

 

 

 

 

 

 

интервалИнтервалманганазывается

 

 

 

 

 

i1 i2

 

ir

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ò

 

.4.4ðåìà

 

 

 

 

 

n.

 

 

 

 

 

(nr)-мерной гранью.

 

 

Доказательство. Пустьr-го ранга является

.

воднойоб

 

 

 

 

 

 

являетсякоторая

 

 

 

 

 

Следовательно,x1, x2, . . . , xn

существует

 

àêàÿ

 

 

 

 

 

 

 

 

ранга интервал некоторый конъюнкция

r

Тогда .

 

 

 

 

элементарнаяNK

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

истинна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a1 a2

 

ar

 

 

 

 

 

 

 

 

которая

 

 

 

 

 

 

 

толькоK(x1, x2, . . . , xn) = xi1 xi2 . . . xir

,

 

 

 

 

 

 

 

. . , x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xi1

 

xi2 , . . .

 

 

Åñëèir

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a1 a2

 

 

ar

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

переменных.значений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

единственномшине,тооб

 

 

 

 

 

 

 

 

ðå÷ü èäåòr

= n

 

 

 

 

 

{xi1 xi2

наборе. . . xir } = {x1, x2, . . . , xn}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

я иктивнымиS содер.жОбозначимпеременные,множествокоторыеакихдляпеременныхконъюнкциичерезK

 

 

теперь Пусть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0-мерной гранью.

 

 

 

 

 

 

 

 

K

 

 

 

 

 

r < n.

множество ассмотрим

 

 

 

 

 

NK

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тинна,

 

 

 

тольк принимают

òå çíàчения,

ïðè

 

 

 

 

 

 

 

x , x

 

. . . , x

 

 

онъ оторых

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. непустым я являетс оно атслучая ого

- Следователь

являютсно,ВвидумнорассматриваежествеS = {x1, x2, . . .

 

xn} \ {xi1 , xi2 , . . . , xir

}.

 

 

 

 

 

 

r

множестваизвзятыхчисел,

{0, 1}.

поПоэтому,

определению, NK

F

наборы возможные Вс .

переменных чений

x1

x2, . . . xn

 

 

 

 

из переменные

 

ожества

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ó

 

оторых

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

- пере а значения, возможные все принимают

юнкция

 

 

i1

 

 

i2

 

 

 

 

ir

 

 

 

 

определению

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по составляют

 

 

 

ìíî

ество

 

другойС.

переменныхдляиксировализамыабор,лькупоскстороны,

 

.

. , NKs

ениевыражяназываетс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x x . . . , x

некоторый

 

 

 

 

òî

 

 

тем самым за иксировали некоторуюi1 i2системуir

(n ОпределениеТеоr)-мернаяма докграньазана4..9. . Покрытием множества

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nf интервалами NK1 , NK2 , . . .

ò.å.

представление

 

 

множества

NK2

. . . NKs

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nf

= NK1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

,ТеоремаN , . . . , N4.5.

 

 

 

 

 

 

 

Nf

 

â

множествобъединениявиде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K1

K2

 

 

 

 

Ks

ункциятогдатолькоиТогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

51

 

 

 

f xn) обладает дизъ-

юнктивной нормальной ормой D такой, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доказательствоормыэлементарным. . Пустьконъюнкциямекоторая Nf

интервалами,

 

 

 

 

 

когда

 

 

 

 

 

 

 

D = K1 K2 . . . Ks,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nf = NK1 NK2 . . . NKs

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нормальзъюнктивнойдкцииумножествамальнойствующими.е.представлениеавносльнопокрытиюбулевой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-нор тветсоункциядизъюнктивнойлеваэтойбу

 

 

K1, K2, . . . , Ks

 

 

 

 

 

 

онъюнкции,

 

 

 

 

f xn)

 

 

 

т.е. ормой, нормальной дизъюнктивной своей ставлена

 

ïðåä

 

. . , xn) =

1

 

Следовательно,

 

 

K2 . . . Ks

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ãäå

 

 

 

 

 

 

 

 

f xn) = K1

 

 

 

,

 

 

 

 

(4.1)

1. Поэтому существует соответствующий интервал

N

 

-дерсокоторый

этомсостлучаеавляющие в что ормуарные.Покажкем, элемент нормальную юнктивную

- äèçú

Пусть

 

 

 

 

 

 

 

Nf = NK1 NK2 . . . NKs .

 

 

 

 

 

 

 

(4.2)

 

 

(a1, a2, . .

 

an) Nf . Это возможно

олькном тогда, когда f (a1, a2, . . .

ååðмйкрайнпо

 

îäèía , a ,интервал. . . a )

 

N

N

 

. . . N

 

етсуществуТогда.

. конъюнкция

 

 

 

 

 

 

 

элеме дна наборебы хотя ò существувключение

àÿ òàð

 

 

 

 

Kt

указа на которая (4.1), из

 

 

 

 

 

 

èå í à÷å í з имеет

справедливо Значит набор. этот жит

 

 

 

 

 

 

Kt

 

 

 

 

 

 

 

.

(a1

, a2, . . , an) Nf

è ïîлучаем, что справедливо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

теп Пусть

ü

 

 

 

Nf

NK1

NK2

. . . NKs .

 

àê,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 2

n K1 K2

Ks

 

 

 

 

 

 

 

 

â ëüíî,å Следоват

 

 

 

 

 

 

 

 

÷òî àêîé,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nпо читкрайней меревключениеоднаонъюнкция(a , a . . . , a ) N

Kt

 

 

 

 

 

 

 

существует(4.1)

Kt

 

 

 

 

 

1

2

 

n

 

 

 

очакая,

 

 

теперь,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kt

 

 

 

Kt(a1

 

a2

. . . , an) = 1.

Çíà

,

f (a1, a2, . . . , xn) = 1. Поэтому

чтоИз

 

помымнодокжазали,ествуановим.ИтВосст(4.2).равенствоя(4.2)выпоследулняеет.имледувключенийет(4.что2)

 

 

поизДопулученных(4соответствующие.1)Nf

NK1

NK2

. . NKs .

 

 

 

 

 

 

восста

 

 

 

ункцию

 

 

n

 

интерваловизкаждомуПо.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f x )

ъюнкцииN , n , . . . , N

 

 

новимN

 

 

карныелементавимэ

 

Ks

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K1

 

K2

 

 

 

 

 

 

лученныховлениеповосстормуотмечалосьобразомнормальную.Соствыше,такизуждизъюнктивнуюственнымКак

 

 

 

K1, K2, . . . , Ks

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.-элементосуществляетсарныхконъюнкцийяедин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

52K1 K2 . . . Ks.

 

 

 

 

 

 

 

5.2.Определение

 

 

 

 

 

-наункциямибулевыми

таблицыследующейпомощьюзаданныеВспомогательнымиункции,булевыязываютс

 

x

 

y

|

 

 

 

 

 

 

0

 

0

1

1

 

 

 

 

 

 

0

 

1

1

0

 

 

 

 

 

 

1

 

0

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

0

0

 

 

 

 

 

x|y штрих Ше аведливыер;

 

 

 

 

 

 

 

 

xСвойствоy стрелка5.1. СпрПиркс .

равенства:следующие

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

= x|x;

x

=

=дуиспоетx ТНльзованием↓Докутвереоремаxпосре; xазательствожäyениественно=5.3xаблиц.|yСистемы;xyиз. истДокпр= xèведенногоазательствонности↓ y. . вышепровосвойствадитсяприямойлеммыпроверк5.1,ойслес-

Определение5.2. Важ ейшие5.3. Пузамкнутыесть{|} è {↓}классыполны. булевых ункций

вых ункций. Замыканием множM естванекоторое непустоемножество, буле-

обозначаетспонятиечерезер

 

M называется

æ

ункцийоторые

гут быть заданы ормулойисостоитнад[M ]

ункций,булевыхвсехиз

жноИспоопределитьзуямо

.-4другому. замыкСистема.ания,булевыхпо.лнуюM ункцийсистему булевых

еслиной,

 

 

 

M

-полназывается

Определение[M ] = P

Класс.5.5

 

 

 

 

 

 

 

M

,замкнутымназывается

åñëè [M ] =

=íèÿ:1)MСвойство.

-соотношеследующиесправедливызамыканияДля5.2.

2

M [M ];

 

 

 

 

 

3

[åñëèM ] = [[M ]];

 

 

 

 

 

) 4

M1 M2, òî [M1] [M2];

 

 

 

[M1] [M2] [M1 M2].

57

 

 

 

аПолнот5.

ункцийлевыхбусистемзамкнутость

 

 

ункцийбулевыхсистемылныеПо.1.5

 

 

ной,Определениеесли любую булеву5.1. СистемаункциюбумолевыхжнопредстункцийавитьMкназываетсакормулуяполнад-

нее всегда существу СДНФ, fêxтораяне)

являетсяя противормулойðечием,íàä

длято

M . Пример 5.1. Система

 

 

речием,

 

f x ) = x1 x1

 

 

 

f x )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(О 5.1 лной. еорема по Т ется

является системе

полной; система {0 1}являетсяне-

 

 

P2

 

 

 

Еслиазательство..Докполной

{ }).

Ñè òåìà {, }

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

Если жеоремаn

 

î противсяåòÿâëÿ

 

 

òî

n

 

 

{, , }.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.ункций.булевыхочевиднымятемысидвеявляетсданыждение.Пустьутверазана.1.док5ЛеммаСледующееТ

 

 

è

 

 

 

 

 

 

 

{f1, f2, . . , fm}

 

 

 

(5.1)

 

 

 

 

 

 

 

 

àíà,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

системакаждая гдайи î полнсистемы.Т (5.2) лойявляетсяявляютсянад

- .2) мо (5 ункцияявляется 2) (5. ее

(5.1) орму Полными 5.2. заданасистема о рема .ч быть Те такие, жет полной

{g1

g2, . . , gs}

 

 

системы

 

 

 

 

x = x 1

и леммуДействительно,5.1, ïðèõ äèì

полноте

свойствдоконстант выше

 

 

{, },

òî,

используя

приведенных из дно

Доказательство. Как было доказано выше,{система}, {, },

{0, 1, , }.

системыкнаонъюнкцию.Используяизактрицаноныдесистемы.МоргПоэ ому,дизъюнкциюввидулеммымо5.жно1,получаемвыразитьполнотучерезпо{, , } -

Понятно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{, }.

Покажемлноту{ }по. А отуалогично у òанавливается полнота системы

 

системы,

 

 

 

 

{0, 1 , }.

 

 

 

 

по доказали

 

 

системы

 

 

 

ìû êàê àê

Теорема{0 1 чтоазанасистема,}. .

 

Системыполна.операциивсесодержащая

{ными?ствуютили, } {, }

 

- являютсвопрос:ясущеполВозникаетидеркжоторыеатвсегостодвеят56операциииздной.

ательно,

áîðå

f xn) принимает значение

некотором на Пусть

(a1, a2, . . . , an) значений переменных

x1, x2 . . . , xn составленнаяçíàми дизъюнктивная нормальная орма K1

K2

. . . Ks

кпринимаетнъюнкций

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

еесостзначениеавляющих

элементарных

 

 

 

 

принимаетаждаяизнаборе.Тогданачениеэтом

 

 

 

 

 

 

 

ä

 

 

 

 

набор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.

 

-Ñëå

îâ ë

 

 

 

 

 

 

(a1, a2, . . . , an) не принадлежит

 

 

интерваизмнодному

 

 

NK1

, nK2 , . . . , NKs

неонПоэтому.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

жеству

Nf

.

Ýòî

означает

÷òî

.

ункциянабореуказанном

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.

 

 

 

 

N

 

 

,

наборэтот(4.2),согласно

 

 

 

 

 

 

 

ìíî

 

 

наборе отором нек на теперь Пусть

 

 

 

 

 

 

àê,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nf

 

знаЭточенийозначперемен, что f (a1, a2, . . . , an) = 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

íûõ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(a1, a2,

. . , an) значений перемен-

 

 

x1, x2, . . . , xn составленная нами дизъюнктивная нормальная орма

íимаютОпределениеТео одинакмадоковыеазана4зна.10. чения. Покрытием. авенствоf x1)

 

K1

K2 . . . Ks

 

 

 

элементпрарнаянимаетконъюнкциязначение одна бы отя

1

Тогда .

 

 

найдется орме этой

K1 K2

. . . Ks

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ние ч зна принимает ж инте

 

 

 

Kt,

отораяпринадлежитэтомнаборе

 

- àê

 

 

 

âàëó

 

 

 

 

1.

набор Поэтому

(a , a2

 

. . . , an)

принадлежит

ë

,

соответствующиеN

элементдизъюнктивнуюарнымонъюнкциямN . . . N , N , N

 

, . . . .N

 

-интерва

ñòâó

 

 

 

Kt

 

Значит

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. аборах

 

 

 

 

 

 

ункции ых,

 

 

Èò

 

 

 

 

возможных всех

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

è

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

доказано. (4. множества

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ангом покрытия называетсяN

Nчисло . . .

 

 

N

 

 

понекоторое

â

ðàæ

 

âèäà

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nf

ое всяк я называетс

 

 

 

 

 

 

 

 

K1

K2 Ks

ãäå

K1

 

 

K2

 

 

 

 

Ks

 

 

 

 

 

 

 

Определениесоставляюткоторую

 

 

 

 

 

 

 

 

K1, K2, . . . , Kn

 

 

 

åûöèèð

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ункото,ормунормальную

 

 

f xn).

 

 

стьПу4.11.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

крытие.

 

 

 

 

 

 

 

K1

 

K2

 

 

 

 

 

Ks

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ãäå

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r =

ri,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

интервалаанг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

свестиьзадаэквивалентнойчуминимизациизададизъюнктивнойче:найтидляданногонормальноймножестваN . îðìû

можноТепеi покрытие

 

 

Ki

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,ормаествумножэтомунормальнаяпринадлежащимидизъюнктивнаяИнтервал.4.12.меньшимнтервалами,èбылСокращеннаяОпределение4.4.еготакоеранг

 

 

Nf

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чтобы

(относительномаксимальным

NK , содержащийс в Nf называется

ò

÷òî:îãî,

Nf ),53если не существует интервала NK

 

 

интерваларанг1)

NK

рангназываетсинтерваламеньше

NK ;

 

 

 

 

2

 

NK

Nf

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NK

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение

Конъюнкция4.13.

 

 

 

 

 

 

 

 

луинтервному

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K,

-максимальсоответствующая

óíêö

 

 

 

NK множества

Nf ,

 

импликантойпростойнельзя

множителяТДокеоремаазательствоf . . 4.6. Из .простойПусть импликанты

 

 

 

одногониудалить

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K = xσi1 xσi2 . . . xσin

 

 

 

 

 

 

простая импликанта булевой i1

ункцииi2

in

 

 

 

 

 

 

 

òâîì

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f xn),

множеемойопредел

ñ

 

Nf

.

интервалчтоозначает,ностичасвЭто

NK

 

 

 

онъюнкцииямакявляетскиздалитьсьдалнамчтоожим,Предпоимальным.

житель мнонекоторый

 

σi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

юнкцию

 

 

 

 

 

xit t

(1 6 t 6 s)

элементарнуючитьóïî

- îíú

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

σi

σi

 

 

 

σi

σi

 

σ

 

 

 

 

Тогда, если до удаленияK= xэтого1 x 2множителя. . . x t−1 x

t+1интервал. . . x in .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i1

i2

 

 

 

it−1

it

+1

 

in

 

 

 

 

набор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NK содержал либо

наборлибо

 

 

(a1, a2, . . . , ait−1 , 1, ait+1 , . . . , an),

 

 

 

 

то после удаления, интервал(a , a , . . . , a

 

 

, 0, a

, . . . , a ),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

it−1

 

it+1

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NK

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пособразом,

удаления множителябудетмысоподерлучимжатьинтервалобаэтихнабора.

Таким

чемранг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NK′ меньшего

интервала NK

ò

чтоой,

 

NK NK. Но это противоречит определению

 

 

Ïó

 

NK

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

азанамак.симального.àêдокТеоремасть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

0 , N

 

0 , . . . , N 0

 

 

 

 

 

 

сп сок всех максимальных интервалов множестваK

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K1

 

K2

 

n

 

 

 

 

 

 

множестваэлементовизсостоитинтервалдый

 

 

Nfочевидно.Посклькувключеаж

íèå

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nf , òî

 

-

С другой стороны, пусть0

 

 

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NK1

 

NK2

, . . . NKn Nf .

 

 

 

 

á

множестваиз

 

 

 

(a1, a2, . . . , an) некоторый произвольный на

держитсяарнойñ

некотором.Тогдаинтервале

 

 

Поэтому.

(a1, a2, . . . , an)

 

 

 

 

 

 

Nf

 

 

 

 

 

f (a1, a2

, . . . , an) = 1

 

 

 

 

ò

конъюнкции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nt

- элеменсоответствуеткоторый,

 

 

 

 

 

 

 

a1 a2

 

an

Åñëè

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1 x2

 

. . . xn

èç

Nt нельзя далить ни одного

 

 

 

 

 

 

 

 

 

54

множителя,

являетсинтервалотэ

слупротивномвмаксимальным.

тоудаленияпослечае,

некоторого множителя x

,

 

образом,

 

 

мы получиминтервал N -

дит вх который в

àáîð

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

ti

 

множитенеяв итоге,ым,октоажсновается,применимчтонабор.Еслиоперациюполученныйдаления симальному

.етсВякмаконечномсимальëÿ

 

(a1, a2, . . . , an)

 

 

 

 

 

 

 

 

оромуноевключение:макòобранек

 

интервалу.

Таким

 

 

справедливопринадлежит

 

(a1, a2

. . . , an)

 

Поэтому получаем равенство0

0

 

 

0

Nf .

 

 

 

 

 

 

NK1

NK2

, . . . NKn

 

 

 

Это равенство эквивалентно0

равенству0

0

= Nf .

 

 

 

 

 

 

NK1

NK2

, . . . NKn

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

-являюсокращеннойяорма,дизъюнктивнойантнормальная,называетсормы.импликсокращеннойормойпростыхДизъюнктивная.нормальной.14всехпостроения4

дизъюнктивнойщаясОпределениеяАлгоритмдизъюнкциейнормальf = K1

K2

. . . Kn.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ìî

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- котороежновзятьсводитссовершеннуюяберуткпреобразованекоторуюконъ

ниююнктивнуюонъюнктив21вида.. ПроизвоДляданнойормальнуюдятраскрытиебумальнуюлевойорму)ункциискорму.обок, f

x1, x2, . . . , xn)

 

 

3. В полученном выражении совершают→ .

видапреобразования

 

 

 

 

 

K1K2 K1 = K1,

 

 

 

 

 

 

 

меннотюнктивнаяго,т Врыеурездаляютакликвидируютльнормальная-либоатеэлемэтихпåнтременнуюK1

K1

= K1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-ормалощаемыек.онъюнкции,ееотрицаниедублирующиеполучаетскоторые.ясокращеннаямнодержителиато.дновреКромедизъпогарпреобразований

55