Равносильные логические выражения

В алгебре логики имеется ряд законов, позволяющих производить равносильные преобразования логических выражений. Приведем соотношения, отражающие эти законы.

Правила выполнения операций над константами

(свойства операций отрицания, конъюнкции и дизъюнкции )

Закон двойного отрицания

Двойное отрицание исключает отрицание.

Законы коммутативности (переместительный закон)

Результат операции над высказываниями не зависит от того,

в каком порядке берутся эти высказывания.

В обычной алгебре: а+ b = b +а, а* b = b *а.

Законы ассоциативности (сочетательный закон)

Переменные можно группировать в любом порядке, как для

операции конъюнкции, так и для операции дизъюнкции.

При одинаковых знаках скобки можно ставить произвольно или

В обычной алгебре: (а+ b )+с=а+( b +с)=а+ b +с,

Распределительные (дистрибутивный) законы

В алгебре логики допускается вынесение общего высказывания

В обычной алгебре справедлив распределительный закон

только для сложения: (а+ b )*с=а*с+ b *с.

Законы общей инверсии (законы де Моргана)

Описывает эффект отрицания переменных, связанных

Используя формулы де Моргана, можно всякую сложную

формулу записать так, чтобы знак отрицания распространялся

только на простые высказывания, входящие в эту формулу.

Закон означает отсутствие показателей степени.

Невозможно, чтобы противоречащие высказывания были одновременно истинными.

Закон исключения третьего

Из двух противоречащих высказываний об одном и том же

предмете одно всегда истинно, а второе — ложно, третьего

Законы исключения (склеивания)

Закон контрапозиции (правило перевертывания)

Поскольку переменные в алгебре логики принимают только два значения, такая процедура оказывается вполне допустимой.

Импликацию можно выразить через дизъюнкцию и отрицание:

Эквиваленцию можно выразить через отрицание, дизъюнкцию и конъюнкцию:

Источник

Что такое равносильные высказывания

Тема 3. Основы математической логики 1. Логические выражения и логические операции.
2. Построение таблиц истинности и логических функций.
3. Законы логики и преобразование логических выражений.
Лабораторная работа № 3. Основы математической логики.

1. Логические выражения и логические операции

Исследования в алгебре логики тесно связаны с изучением высказываний (хотя высказывание — предмет изучения формальной логики). Высказывание — это языковое образование, в отношении которого имеет смысл говорить о его истинности или ложности (Аристотель).

Простым высказыванием называют повествовательное предложение, относительно которого имеет смысл говорить, истинно оно или ложно.

Считается, что каждое высказывание либо истинно, либо ложно и ни одно высказывание не может быть одновременно истинным и ложным.

Высказывания 1 и 3 являются истинными. Высказывание 2 – ложным , потому что число 27 составное 27=3*3*3.

Итак, отличительным признаком высказывания является свойство быть истинным или ложным, последние четыре предложения этим свойством не обладают.

С помощью высказываний устанавливаются свойства, взаимосвязи между объектами. Высказывание истинно, если оно адекватно отображает эту связь, в противном случае оно ложно.

Однако определение истинности высказывания далеко не простой вопрос. Например, высказывание «Число 1 +22 = 4294 967297 — простое», принадлежащее Ферма (1601-1665), долгое время считалось истинным, пока в 1732 году Эйлер (1707-1783) не доказал, что оно ложно. В целом, обоснование истинности или ложности простых высказываний решается вне алгебры логики. Например, истинность или ложность высказывания «Сумма углов треугольника равна 180°» устанавливается геометрией, причем в геометрии Евклида это высказывание является истинным, а в геометрии Лобачевского — ложным.

В булевой алгебре простым высказываниям ставятся в соответствие логические переменные, значение которых равно 1, если высказывание истинно, и 0, если высказывание ложно. Обозначаются логические переменные, большими буквами латинского алфавита.

Существуют разные варианты обозначения истинности и ложности логических переменных:

Сложные (составные) высказывания представляют собой набор простых высказываний (по крайней мере двух) связанных логическими операциями.

С помощью логических переменных и символов логических операций любое высказывание можно формализовать, то есть заменить логической формулой (логическим выражением).

Связки «НЕ», «И», «ИЛИ» заменяются логическими операциями инверсия, конъюнкция, дизъюнкция. Это основные логические операции, при помощи которых можно записать любое логическое выражение.

Введем перечисленные логические операции.

В алгебре множеств конъюнкции соответствует операция пересечения множеств, т.е. множеству получившемуся в результате умножения множеств А и В соответствует множество, состоящее из элементов, принадлежащих одновременно двум множествам.

Источник

Равносильные формулы алгебры высказываний

Равносильные формулы алгебры высказываний

Равносильные формулы алгебры высказываний

Например, равносильны формулы:

Тождественно истинная формула

Тождественно ложная формула

Выполнимая формула

Ясно, что отношение равносильности рефлексивно, симметрично и транзитивно.

Группы равносильностей

Важнейшие равносильности алгебры высказываний можно разбить на следующие группы.

Равносильности алгебры Буля

Равносильности, выражающие одни логические операции через другие

$X\leftrightarrow Y\equiv (X\rightarrow Y)\wedge (Y\rightarrow X)$

$X\leftrightarrow Y\equiv (\overline < X >\vee Y)\wedge (\overline < Y >\vee X)$

$X\leftrightarrow Y\equiv (X\wedge Y)\wedge (\overline < Y >\wedge \overline < X >)$

$X\rightarrow Y\equiv \overline < X >\vee Y$

$X | Y\equiv \overline < X\cdot Y >$

$X \downarrow Y\equiv \overline < X\vee Y >$

$X \rightarrow Y\equiv \overline < X >\vee Y$

$X \bigoplus Y\equiv (X \cdot \bar < Y >)\vee (\bar < X >\cdot Y)$

$X \sim Y\equiv \overline < X \bigoplus Y >\equiv (XY)\vee (\bar < X >\bar < Y >)$

Далее:

Теорема об алгоритме распознавания полноты

Поверхностный интеграл первого рода и его свойства

Свойства тройного интеграла

Несобственные интегралы от неограниченной функции

Упрощение логических функций

Вычисление криволинейного интеграла второго рода в случае выполнения условия независимости от формы

Определение тройного интеграла. Теорема существования тройного интеграла

Функции 2-значной логики. Лемма о числе функций. Элементарные функции 1-ой и 2-х переменных

Нормальные формы

Теорема Остроградского

Полином Жегалкина. Пример.

Вычисление двойного интеграла. Двукратный интеграл

Вычисление криволинейного интеграла второго рода. Примеры.

Источник

MT1102: Линейная алгебра (введение в математику)

Определение

Формулы алгебры высказываний %%X%% и %%Y%% называют равносильными (эквивалентными, тождественными), если при любых значениях переменных, входящих в эти формулы, значение истинности формул %%X%% и %%Y%% совпадают.

Пример

Построим таблицу истинности для этих двух формул

Как видно из таблицы, истинностные значения данных формул совпадают при любых значениях %%A%% и %%B%%, следовательно, эти две формулы равносильны. Равносильность формул %%X%% и %%Y%% записывается в виде %%X \equiv Y%%.

Теоремы о равносильности формул

Теорема. Справедливы следующие равенства формул.

A \land 0 \equiv 0 \\ A \lor 0 \equiv A,

Где %%1%% — тождественно истиннная формула, а %%0%% — тождественно ложная формула.

Теорема дается без доказательства, так как эти формулы легко проверить, используя таблицы истинности.

Теорема. Для произвольной формулы существует равносильная ей формула, которая содержит только знаки отрицания и дизъюнкции.

Действительно, в произвольной формуле %%X%% могут присутствовать знаки конъюнкции, импликации и эквиваленции. Избавимся от этих знаков, заменяя подформулы, содержащие эти знаки, на равносильные им по следующим правилам:

Но использование только двух знаков очень неудобно, так как приводит к очень громоздким формулам, именно поэтому, обычно, используют три основных знака: отрицание, конъюнкция и дизъюнкция.

Обратная и противоположная теоремы

Назовем теорему %%T = A \rightarrow B%% прямой теоремой. Составим следующие высказывания:

Между этими теоремами есть следующие связи:

Источник

Что такое равносильные высказывания

Слово в алфавите логики высказываний называется формулой, если оно удовлетворяет следующему определению:

1) любая высказывательная переменная – формула;

3) только те слова являются формулами, для которых это следует из 1) и 2).

Например: или . Скобки указывают порядок выполнения действий.

Скобки в формулах можно опускать, придерживаясь следующего порядка выполнения действий: коньюнкция, дизьюнкция, импликация и эквиваленция.

Логическое значение формулы полностью определяется логическими значениями входящих в нее элементарных высказываний.

При x = 1, y = 1, z = 0 формула

Логическое значение формулы изменяется в зависимости от изменений значений элементарных высказываний, входящих в формулу. Все возможные логические значения формулы могут быть описаны полностью с помощью таблицы истинности.

Таблица истинности логических значений формулы будет следующая:

Если формула содержит n элементарных высказываний, то она принимает 2 n значений. Таблица истинности будет содержать 2 n строк.

Две формулы алгебры логики A и B называются равносильными, если они принимают одинаковые логические значения на любом наборе значений, входящих в формулы элементарных высказываний.

Следующие формулы являются равносильными:

Формула А называется тождественно истинной (или тавтологией ), если она принимает значение 1 при всех значениях входящих в нее переменных.

Следующие формулы являются тавтологиями: ,

Формула является тождественно ложной.

Отношение равносильности обладает следующими свойствами: оно рефлексивно, симметрично и транзитивно.

Между понятиями равносильности и эквивалентности существует следующая связь: если формулы А и В равносильны, то формула – тавтология, и обратно, если формула – тавтология, то формулы А и В равносильны.

Равносильности алгебры логики используются для того, чтобы любую формулу алгебры логики можно заменить равносильной ей формулой.

Важнейшие равносильности алгебры логики можно разбить на три группы.

1. Основные равносильности

Пусть А ≡ при x = 1, значение А = 1, при х = 0, значение А = 0. Итак во всех случаях значения формулы А совпадают со значениями х, следовательно, А ≡ х.

2. Равносильности, выражающие одни логические операции через другие

Замечание. Формулы 5 и 6 получаются из 3 и 4, если от обеих частей последних взять отрицания и воспользоваться законом снятия двойного отрицания.

Докажем формулы 1–4.

1) при одинаковых логических значениях x и y формулы , и – истинны, следовательно, истинной будет и коньюнкция т. е. обе части равносильности имеют одинаковые истинные значения.

2) пусть хотя бы одна из переменных x или y принимает значение ложь, тогда тоже ложь, а – истина. В то же время отрицание хотя бы одной из переменных будет истинным, следовательно, будет истиной и дизьюнкция .

Следовательно, во всех случаях обе части равносильности 3 принимают одинаковые логические значения.

Аналогично доказываются равносильности 2 и 4.

Из равносильностей группы 2 следует, что всякую формулу алгебры логики можно заменить равносильной ей формулой, содержащей только две логические операции: коньюнкцию и отрицание или дизьюнкцию и отрицание.

3. Равносильности, выражающие основные законы алгебры логики

– комм утативность коньюнкции и дизьюнкции.

При х = 1, формулы , и будут истинны, тогда и – тоже истинна.

При х = 0, ≡ , ≡ ≡ следовательно,

Таким образом, обе части формулы 6 равносильны одной и той же формуле и поэтому принимают одинаковые логические значения. Что и требовалось доказать.

Равносильности 3-ей группы выражают основные законы алгебры логики: коммутативность, ассоциативность и дистрибутивность (относительно логических операций – коньюнкции и дизьюнкции). Эти же законы имеют место в алгебре чисел. Поэтому над формулами алгебры логики можно производить те же преобразования, которые проводятся в алгебре чисел, т. е.

1) раскрытие скобок;

2) заключение в скобках;

3) вынесения за скобки общего множителя.

Кроме этих преобразований над формулами алгебры логики можно производить и преобразования, основанные на использовании равносильностей.

Равносильные преобразования формул используют

1) для доказательства равносильностей,

2) для приведения формул к заданному виду,

3) для упрощения формул.

Под упрощением формулы, не содержащей операций импликации и эквиваленции, понимают равносильное преобразование, приводящее к формуле, которая либо содержит по сравнению с исходной меньшее число операций коньюнкции и дизьюнкции и не содержит отрицаний неэлементарных формул, либо содержит меньшее число вхождений переменных.

1. Доказать равносильность

2. Упростить формулу

3. Доказать тождественную истинность формулы

Источник