Лекция дискрет 10
.pdfЛекция № 10 11 ноября 2015 г.
Глава 3. Логические функции
§ 3.1. Основные понятия
Логическая функция – n-арная операция на множестве B = {0, 1}, т.е. функция f: Bn B
Множество всех логических функций - P2
Множество всех логических функций n переменных - P2(n)
f(x1,x2, … ,xn) Каждая xi (i=1…n) принимает два значения – 0 и 1 2n различных наборов значений переменных, поэтому возможен полный перебор (пример – f(x1,x2,x3))
Таблица истинности
x1 |
x2 |
x3 |
f(x1,x2,x3) |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
Количество различных функций n переменных – количество различных векторов значений длиной 2n в таблице истинности, то есть
│P2(n)│ = 22n
│P2(1)│ = 4
|
|
|
|
|
φ0 – константа 0 |
||
x |
φ0 |
φ1 |
φ2 |
φ3 |
|||
φ1 |
– тождество |
||||||
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|||
φ2 |
– отрицание (¬) |
||||||
|
|
|
|
|
|||
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
φ3 – константа 1 |
│P |
(2)│ = 222 = 16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x1 |
x2 |
ψ0 |
ψ1 |
ψ2 |
ψ3 |
ψ4 |
ψ5 |
ψ6 |
ψ7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x1 |
x2 |
ψ8 |
ψ9 |
ψ10 |
ψ11 |
ψ12 |
ψ13 |
ψ14 |
ψ15 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ψ0 |
x1 |
x2 |
|
ψ15 |
|
|
|
Константы 0 и 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ψ1 |
x1 |
x2 |
ψ7 |
|
||||||||
|
|
0 |
0 |
0 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
ψ1 - конъюнкция, функция |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
0 |
0 |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
«И», логическое умножение |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
0 |
1 |
0 |
|
1 |
|
|
|
(x1 & x2, x1 x2, x1 x2) |
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
||||||||
|
|
0 |
1 |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
x1 |
x2 |
ψ13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ψ7 - дизъюнкция, функция |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Импликация, функция |
0 |
0 |
1 |
|
|
«ИЛИ», логическое |
|
|
|||||||||||||||||
«ЕСЛИ – ТО», функция |
0 |
1 |
1 |
|
|
сложение (x1 x2, x1 + x2) |
|||||||||||||||||||
следования (x1 |
x2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
1 |
0 |
0 |
|
|
ψ |
9 |
- эквивалентность |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x1 x2, x1 x2) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
ψ8 |
x1 |
x2 |
|
ψ14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ψ6 |
x1 |
x2 |
ψ9 |
|
||||
|
|
|
|
|
ψ8 - стрелка Пирса (x1 x2) |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
1 |
0 |
0 |
|
1 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
ψ14 – штрих Шеффера (x1│x2) |
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
0 |
0 |
1 |
|
1 |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
ψ6 - неравнозначность, |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
0 |
1 |
0 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
исключающее «ИЛИ», |
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
|
||||||||||||
|
|
0 |
1 |
1 |
|
0 |
|
|
|
сложение по mod 2 (x1 x2) |
|
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Переменная xi в функции f (x1, x2, … ,xi-1, xi, xi+1, … , xn) называется фиктивной переменной, если выполняется
равенство
f (x1, x2, … ,xi-1, 0, xi+1, … , xn) = f (x1, x2, … ,xi-1, 1, xi+1, … , xn)
при любых значениях переменных x1, x2, … ,xi-1, xi+1, … , xn
f (x1, x2, … ,xi-1, xi, xi+1, … , xn) = g (x1, x2, … ,xi-1, xi+1, … , xn)
Функция g получена из f удалением фиктивной переменной
Функция f получена из g введением фиктивной переменной
Логические функции f и g называются равными, если они могут быть получены друг из друга удалением или введением (возможно, неоднократным) фиктивной переменной
Примеры фиктивных переменных и равных функций ψ5 x1 x2 ψ10 ψ5 и ψ10 фиктивно зависят от x1
0 |
|
0 |
0 |
1 |
|
ψ5(x1,x2) = x2 = φ1(x2) ψ10(x1,x2) = ¬x2 = φ2(x2) |
|||||||||||||||
1 |
|
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ψ3 |
|
x1 |
|
x2 |
ψ12 |
|
ψ3 и ψ12 |
фиктивно |
||||||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
1 |
|
1 |
1 |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
0 |
|
0 |
|
0 |
1 |
|
зависят от x2 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
ψ3(x1,x2) = x1 = φ1(x1) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
|
ψ12(x1,x2) = ¬x1 = φ2(x1) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ψ0 |
x1 |
x2 |
ψ15 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
ψ0 |
и ψ15 |
фиктивно зависят от x1 и x2 |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
|
||||||||||||||
ψ0(x1,x2) = φ0(x1) = φ0(x2) = 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
||||||||||||
ψ15(x1,x2) = φ3(x1) = φ3(x2) = 1 |
|
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Логическая формула глубины k над множеством логических функций Σ = { f1, f2, … , fm, … }
1. Символы переменных x1, x2, … , xn, … - логические формулы глубины 0 над множеством логических функций Σ.
2. Пусть F1, F2, … , Fni – логические формулы глубины не более k над множеством логических функций Σ, причём хотя бы одна из них имеет глубину ровно k. Пусть также
fi ( x1, x2, … , xni ) Σ – логическая функция.
Тогда fi ( F1, F2, … , Fni ) – логическая формула глубины (k+1) над множеством логических функций Σ.
3. Других логических формул над множеством логических функций Σ нет.
В логической формуле fi ( F1, F2, … , Fni ):
F1, F2, … , Fni - подформулы
fi – внешняя (главная) операция формулы
Формула глубины 4 над множеством логических функций Σ = { , , , , & }
x |
|
y |
0 |
|
|||
|
|||
x |
x y |
x y |
|
1 |
|||
x y |
( x y ) ( x y ) |
2 |
|
( x y ) ( x y ) |
|
|
|
|
3 |
||
|
|
|
|
(( x y ) ( x y )) & (( x y ) ( x y )) 4
(( x y ) ( x y )) и (( x y ) ( x y )) - подформулы
& - главная операция
Вычисление значения логической формулы
1 2 5 3 7 3 6 4
F = ( ( x y ) ( x y) ) & (( x y ) ( x y ))
x |
y |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
F |
|
ψ14 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Логическая формула F представляет (реализует) функцию ψ14