Еще пример задания:
P-13. Сколько различных решений имеет система уравнений
(X2X1) (X2X3) (¬X2¬X3)= 1
(X3X1) (X3X4) (¬X3¬X4)= 1
...
(X9X1) (X9X10) (¬X9¬X10)= 1
(X10X1) = 0
где x1, x2, …, x10 – логические переменные? В ответе не нужно перечислять все различные наборы значений переменных, при которых выполнено данное равенство. В качестве ответа нужно указать количество таких наборов.
Решение (табличный метод):
количество комбинаций 10 логических переменных равно 210 = 1024, поэтому вариант с построением полной таблицы истинности отпадает сразу
перепишем уравнения, используя более простые обозначения операций
...
заметим, что по свойству операции эквивалентности
,
поэтому уравнения можно переписать в
виде
...
первое уравнение выполняется, когда есть X2равноX1 или X3
по таблице истинности находим 6 вариантов (для удобства мы будем записывать сначала столбец для X1, а потом для всех остальных в обратном порядке):
-
X1
X3
X2
0
0
0
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
1
обратите внимание, что в каждой строчке в первых двух столбцах должно быть по крайней мере одно значение, равное значению в третьем столбце (который выделен желтым)
добавим еще одно уравнение и еще одну переменную X4:
X1
X4
X3
X2
0
?
0
0
0
?
1
0
0
?
1
1
1
?
0
0
1
?
0
1
1
?
1
1
чтобы «подключить» второе уравнение, нужно использовать то же самое правило: каждой строчке в первых двух столбцах должно быть, по крайней мере, одно значение, равное значению в третьем столбце (который выделен желтым); это значит, что в первой и последней строчках (где X1=X3) значениеX4может быть любое (0 или 1), а в остальных строчках – только строго определенное:
X1
X4
X3
X2
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
таким образом, количество решений при подключении очередного уравнения к системе возрастает на 2!
подключили X5– получили 10 решений, X6– получили 12 решений, X7– получили 14 решений, X8– получили 16 решений, X9– получили 18 решений, X10– получили 20 решений.
остается одно последнее уравнение (X10X1)=0,из которого следует, что X10не равен X1
из таблицы следует, что только в первой и последней строчках значения первой и последней переменных совпадают, то есть из полученных 20 решений нужно отбросить 2
таким образом, получается 20 – 2 = 18 решений
ответ: 18 решений
Еще пример задания:
P-12. Сколько различных решений имеет система уравнений
(X1X2) (¬X1¬X2) (X1X3) = 1
(X2X3) (¬X2¬X3) (X2X4) = 1
...
(X8X9) (¬X8¬X9) (X8X10) = 1
где x1, x2, …, x10 – логические переменные? В ответе не нужно перечислять все различные наборы значений переменных, при которых выполнено данное равенство. В качестве ответа нужно указать количество таких наборов.
Решение (табличный метод):
количество комбинаций 10 логических переменных равно 210 = 1024, поэтому вариант с построением полной таблицы истинности отпадает сразу
перепишем уравнения, используя более простые обозначения операций
...
заметим, что по свойству операции эквивалентности
,
поэтому уравнения можно переписать в
виде
...
сделать замену переменных так, чтобы новые переменные был независимы друг от друга, здесь довольно затруднительно, поэтому будем решать уравнения последовательно табличным методом
рассмотрим все возможные комбинации первых двух переменных X1иX2, и сразу попытаемся для каждой из них подобрать значения третьей так, чтобы выполнялось первое уравнение
:X3
X2
X1
?
0
0
?
0
1
?
1
0
?
1
1
очевидно, что в первой и последней строчках таблицы, где
,
значенияX3могут
быть любыми, то есть каждая из этих
строчек дает два решения; в то же время
во второй и третьей строках, где
,
мы сразу получаем, что для выполнения
первого равнения необходимо
,
то есть, эти две строчки дают по одному
решению:X3
X2
X1
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
1
1
заметим, что количество решений для каждой строчки исходной таблицы (с двумя переменными) определялось лишь тем, равны значения в двух последних столбцах (X2иX1) или не равны;
также заметим, что в новой таблице в самой верхней и самой нижней строках значения X3иX2равны, а в остальных не равны (их 4 штуки); поэтому на следующем шаге (при подключении четвертой переменной и третьего уравнения) верхняя и нижняя строки дадут 2 варианта с равнымиX4иX3, и 2 + 4 = 6 вариантов, гдеX4иX3не равны
в общем виде: если на шаге iв таблице решений есть
niстрок, где значения в двух самых левых столбцах таблицы равны, и …
miстрок, где значения в двух самых левых столбцах таблицы не равны,
то на следующем шаге будет столько же (ni) строк с равными значения в двух самых последних столбцах иni+mi строк с неравными значениями
эту последовательность можно записать в виде таблицы (i– число задействованных переменных):
i
всего решений
3
2
4
6
4
2
2+4=6
8
5
2
2+6=8
10
6
2
2+8=10
12
7
2
2+10=12
14
8
2
2+12=14
16
9
2
2+14=16
18
10
2
2+16=18
20
таким образом, для системы с 10 переменными общее количество решений равно 2 + 18 = 20
ответ: 20 решений