- •Методичні вказівки до виконання поточних робіт для студентів базового напрямку 6.0305 – “Філологія”
- •1. Елементи теорії множин
- •Основні операції над множинами
- •Деякі властивості операцій над множинами
- •Еквівалентність та потужність множин
- •2. Елементи комбінаторики
- •3. Базові поняття алгебри логіки
- •4. Основні елементи теорії графів.
- •Способи задання графа
- •Завдання для самостійної роботи Завдання з розділу „Теорія множин”
- •Завдання з розділу „Комбінаторика”
- •Завдання з розділу „Математична логіка”
- •Завдання до розділу „Теорія графів”
- •Список літератури
- •Дискретна математика
- •Методичні вказівки
- •До виконання поточних робіт
- •Для студентів базового напрямку 6.0305 – “Філологія”
3. Базові поняття алгебри логіки
Основними об’єктами алгебри логіки є елементарні висловлювання – висловлювання, про які однозначно можна сказати, що вони істинні або хибні.
Кожне елементарне висловлювання алгебри логіки повинно задовольняти двом вимогам:
1) Закон виключення третього. Висловлювання може бути або істинним, або хибним. Третього не дано.
2) Закон протиріччя. Висловлювання не може одночасно бути і істинним, і хибним.
Функцією
алгебри логіки (логічною
функцією)
від
змінних
називатимемо функцію, яка приймає
значення 0 та 1 (істинне, хибне), і аргументи
якої теж можуть приймати значення 0, 1
(істинне, хибне).
Серед операцій алгебри логіки визначають наступні:
– операція
заперечення;
(
)
– операція кон’юнкції або логічного
множення;
– операція
диз’юнкції або логічного додавання;
– операція
імплікації;
– операція
еквівалентності або рівнозначності;
– операція
Шеффера;
– операція
Пірса;
– операція
додавання за модулем два або операція
нерівнозначності.
Таблиця істинності операцій алгебри логіки.
-
1
1
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
0
1
0
0
1
0
0
1
1
1
1
0
Пріоритетність логічних операцій (порядок їхнього виконання у формулі при відсутності дужок):
операція заперечення;
операція кон’юнкції;
операція диз’юнкції;
усі решта введених операцій зліва направо в порядку входження у формулу.
Розглянемо
основні
закони
операцій алгебри логіки, застосовні до
трьох змінних
.
Закони комутативності
Закони асоціативності
Дистрибутивний закон для кон'юнкції по відношенню до диз'юнкції
Дистрибутивний закон для диз'юнкції по відношенню до кон'юнкції
Закон подвійного заперечення
Закони де-Моргана (закони двоїстості)
Закони ідемпотентності
Закони поглинання
Операції з константами 0 та 1.
Закон виключення третього
Закон суперечливості (протиріччя)
Справедливість цих законів еквівалентності може бути перевірена за допомогою таблиць істинності.
Алгебраїчна
структура
називається алгеброю Буля.
Алгебра
,
побудована на базисі функцій кон’юнкції,
додавання за модулем два та функції-константи
одиниці, називається алгеброю Жегалкіна.
У алгебрі Жегалкіна виконуються закони:
Закони комутативності
Закони асоціативності
Дистрибутивний закон для кон'юнкції по відношенню до додавання по модулю два
Закони ідемпотентності для кон'юнкції
Закон поглинання (зведення подібних членів при додаванні за модулем два
Операції з константами 0 та 1.
Наведемо еквівалентності, що дозволяють перетворити будь-яку формулу алгебри логіки у формулу алгебри Жегалкіна чи відповідно у формулу алгебри Буля:
Наведемо декілька прикладів розв'язування задач з алгебри логіки.
Приклад
1.
Побудувати таблиці істинності формули
.
Розв’язування. На підставі таблиці істинності для бінарних логічних операцій побудуємо відповідні таблицю істинності для заданої формули .
Таблиця істинності формули
-
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
0
0
1
0
1
0
0
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
0
1
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
0
1
0
1
Приклад 2. Мінімізувати формулу алгебри логіки, що задана в попередньому завданні.
Розв’язування. Скористаємося побудованою вище таблицею істинності формули . Побудуємо для кожного її істинного значення відповідну елементарну кон'юнкцію і об'єднаємо їх операцією диз’юнкція (отримаємо відповідну ДДНФ).
=
.
Далі
проведемо неповне склеювання елементарних
кон’юнкцій між собою
,
а також поглинання
.
Отримаємо скорочену диз’юнктивну
нормальну форму, яка визначає кожну
формулу однозначно.
.
Подальший
аналіз одержаного виразу свідчить про
мінімальний рівень складності виразу
,
тобто це і є мінімальна ДНФ.
Приклад 3. Побудувати еквівалентну формулу у алгебрі Жегалкіна для формули, що задана в попередньому завданні.
Розв’язування.
Скористаємося наступними співвідношеннями
між операціями алгебри логіки:
;
;
,
отримаємо
