1) Высказыванием называют любое повествовательное выражение, о котором можно сказать истинно оно или ложно.
Существует высказывание, которое при определенных условиях, является истинным, а в других условиях ложным, такие высказывания называют переменными.
С высказываниями можно выполнить следующие логические операции:
- дизъюнкция АVB – высказывание ложно только тогда, когда оба исходных высказывания ложно.
- конъюнкция АВ – высказывание истинно только тогда, когда оба исходных высказывания истинно.
- отрицание - высказывание истинно тогда, когда исходное высказывание ложно и наоборот.
- импликация А=>В(из А следует В, если А то В) – высказывание ложно только в одном случае, когда первое высказывание истинно, а второе ложно.
- эквивалентность АВ(А эквивалентен В) – высказывание истинно тогда и только тогда, когда оба высказывания вместе истинно или вместе ложно.
2) Формула логики. Понятие формулы логики вводится индуктивно: а)любое высказывание – формула; б)если А,В – формулы, то , АVB, АВ, А=>В, А=>В, а так же выражения со скобками так же являются формулами. Логическим значением формулы, называют истинность ее или ложность.
Таблицей истинности формулы логики называют таблицу из двух столбцов, в первом приводятся все возможные логические значения входящих в формулу переменных, во втором соответствующие логические значения формул.
-
x
y
z
x =>z
0
0
0
1
1
1
1
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
Тождественно истинная формула (тавтология) – всегда истинное высказывание АVВ.
Тождественно ложная формула (противоречие) – всегда ложное высказывание (АVВ)
3) Две формулы называются равносильными, если у них одинаковые таблицы истинности. Для получения раносильных формул используют следующие законы логики( тавтологии).
1) Идемпотентность AVA=A; AA=A
2) Коммутативность AVB=BVA; AB=BA
3) Ассоциативность (AVB)VC=AV(BVC); (AB)C=A(BC)
4) Дистрибутивность AVBC=(AVB)(AVC); A(BVC)=ABVAC
5) Закон двойного отрицания =A
6) Закон де Моргана ;
7) Склеивание ABVA =A; (AVB)(AV )=A
8) Поглощение AVAB=A; A(AVB)=A
9) Действие с константами AV0=A; AV1=1; A0=0; A1=A
10) Исключение импликации A=>B= VB
11) Исключение эквивалентности AB=ABV
4) n-мерным булевым вектором называют любой набор n-переменных, каждая из которых может принимать только два значения(0 или 1).
2 булевых вектора отличающиеся одной координатой называются соседними.
Пары векторов все координаты, которых противоположны называются противоположными.
Существует 8 трехмерных булевых векторов, которые можно изобразить в пространственной системе координат, вершинами 1-ого куба.
По аналогии с рассмотренным, множество всех n-мерных булевых векторов называют n-мерным единичным кубом.
Пусть имеется произвольный k-мерный булев вектор. Получим из него (k+1)-мерный вектор добавив еще одну координату(x1,x2,…,xk,0)=>(x1,x2,xk,1). Т.о. из каждого k-мерного вектора можно получить 2(k+1)-мерных векторов. Значит с добавлением одной координаты вектора , число векторов увеличивается ровно в два раза. Тогда число всех n-мерных булевых векторов равно .
5) Булевой функцией называют отображение, которое каждому двоичному вектору ставит соответствие 0 или 1.
Булеву функцию можно задавать таблицей, в ее первом столбце перечисляют все возможные булевы векторы, а во втором значение функции на каждом из векторов.
Так как набор значений булевой функции n-переменных, состоит из , нулей и единиц, то она представляет собой - мерный булев вектор, поэтому число различных булевых функции n-переменных, равно числу различных -мерных векторов, т.е. равно .
6) Выпишем все булевы функции 2 переменных.
x |
y |
0 |
xy |
x |
x |
y |
y |
x+y |
xVy |
x↓y |
xy |
|
y=>x |
|
x=>y |
x│y |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
Из приведенной таблицы видно, что основными логическими функциями являются:
-константы 0,1;
-конъюнкция &,●;
-дизъюнкция V;
-отрицание ¯;
-импликация =>;
-эквивалентность ;
-сумма Жегалкина x+y;
-стрелка Пирса ↓;
- штрих Шеффера │;
Булевы функции обладают теми же свойствами что и аналогичные логические операции.
7) Элементарной конъюнкцией называют конъюнкцию переменных или их отрицание.
Элементарная конъюнкция называется совершенной, если каждая переменная входит в нее ровно 1 раз с отрицанием или без него.
СДНФ называют запись булевой функции в виде дизъюнкций совершенных элементарных конъюнкций, каждая из которых встречается только 1 раз.
Элементарной дизъюнкцией называют дизъюнкцию переменных или их отрицание.
Элементарная дизъюнкция называется совершенной, если каждая переменная входит в нее ровно 1 раз с отрицанием или без него.
СКНФ называют конъюнкцию совершенных элементарных дизъюнкций.
8) ДНФ называют минимальной , если оно содержит наименьшее количество логических операций. Записав функцию в виде СДНФ или СКНФ, можно попытаться с помощью преобразований по закону логики, преобразовать ее к минимальной форме, но это не всегда может получиться.