ЭЛЕМЕНТЫ АЛГЕБРЫ ЛОГИКИ
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ
Турист шел к озеру. У перекрестка сидели двое парней, каждый из которых знал, какая дорога ведет к озеру. На вопросы они отвечали только «да» или «нет». Один из них всегда говорил правду, другой всегда лгал. Все это знал турист, но не знал, какая из двух дорог ведет к озеру.
Турист задал один вопрос одному из парней и узнал какая дорога ведет к озеру. Какой вопрос мог задать турист парню?
Турист задал два вопроса одному из парней и узнал какая дорога ведет к озеру. Какие вопросы мог задать турист парню?
Л огик а
Аристотель (384-322 до н.э.). Основоположник формальной логики (понятие, суждение, умозаключение).
Вильгельм Лейбниц (1646-1716). Основоположник математической логики (пытался построить первые логические исчисления: арифметические и буквенно-алгебраические).
Джордж Буль (1815-1864). Создал новую область науки - Алгебру логики (Булеву алгебру или Алгебру высказываний).
Высказывание
Высказывание - это предложение на любом языке, содержание которого можно однозначно определить как истинное или ложное .
В русском языке высказывания выражаются повествовательными предложениями:
Земля вращается вокруг Солнца .
Москва - столица.
Но не всякое повествовательное предложение является высказыванием:
Это высказывание ложное.
Побудительные и вопросительные предложения высказываниями не являются.
Без стука не входить!
Откройте учебники.
Ты выучил стихотворение?
Высказывание или нет?
На улице жарко.
Информатика – это наука.
Ура, снег пошел!
У треугольника 3 стороны и 3 угла.
Верно ли, что П=3,14 ?
Переведите число в десятичную систему.
Запишите домашнее задание
Простые и сложные высказывания
Высказывания бывают простые и сложные.
Высказывание называется простым , если никакая его часть сама не является высказыванием.
Пример: Завтра пойдет дождь. Я буду смотреть дома телевизор.
Сложные (составные) высказывания строятся из простых с помощью логических операций .
Пример: Если завтра пойдет дождь, то я буду смотреть дома телевизор.
Простые или сложные высказывания?
Если три стороны одного треугольника соответственно равны трем сторонам другого треугольника, то такие треугольники равны.
Луна – спутник земли.
Студент запланировал выполнить следующие дела: подготовиться к зачету, побывать на тренировке, почитать интересную книгу, поиграть в шахматы.
Алгебра логики
Алгебра логики определяет правила записи, вычисления значений, упрощения и преобразования высказываний.
В алгебре логики высказывания обозначают буквами и называют логическими переменными .
Если высказывание истинно, то значение соответствующей ему логической переменной обозначают единицей ( А = 1 ), а если ложно - нулём ( В = 0 ).
0 и 1 называются логическими значениями .
Логические
операции
Логическое умножение или конъюнкция - логическая операция, ставящая в соответствие каждым двум высказываниям новое высказывание, являющееся истинным тогда и только тогда, когда оба исходных высказывания истинны.
Обозначения: , , & , И.
Таблица истинности:
Графическое представление
А
0
В
А&В
0
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
A
B
А&В
Логическое сложение или дизъюнкция - логическая операция, которая каждым двум высказываниям ставит в соответствие новое высказывание, являющееся ложным тогда и только тогда, когда оба исходных высказывания ложны.
Обозначения: V, |, ИЛИ, +.
Графическое представление
Таблица истинности:
А
0
В
АVВ
0
0
1
0
1
1
0
1
1
1
1
A
B
АVВ
Логическое отрицание или инверсия - логическая операция, которая каждому высказыванию ставит в соответствие новое высказывание, значение которого противоположно исходному.
Обозначения: НЕ, ¬ , ¯ .
Таблица истинности:
Графическое представление
А
0
Ā
1
1
0
A
Ā
. Таблица истинности: А 0 В А - В 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1" width="640"
Логическое следование или импликация - это логическая операция, ставящая в соответствие каждым двум простым высказываниям составное высказывание, являющееся ложным тогда и только тогда, когда условие (первое высказывание) истинно, а следствие (второе высказывание) ложно.
Обозначения: или - .
Таблица истинности:
А
0
В
А - В
0
0
1
1
1
1
1
0
0
1
1
В 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1" width="640"
Логическая равнозначность или эквивалентность - это логическая операция, ставящая в соответствие каждым двум простым высказываниям составное высказывание, являющееся истинным тогда и только тогда, когда оба исходных высказывания одновременно истинны или одновременно ложны.
Обозначения: , ~ .
Таблица истинности:
А
0
В
А = В
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
1
ЭЛЕМЕНТЫ АЛГЕБРЫ ЛОГИКИ
Повторение
Объясните, почему следующие предложения не являются высказываниями:
- Какого цвета этот дом?
- Число Х не превосходит единицы.
- Пейте томатный сок!
- Эта тема скучна.
Приведите примеры истинных и ложных высказываний из биологии, истории, литературы.
Повторение
В следующих высказываниях выделите простые высказывания, обозначив каждое из них буквой; запишите с помощью букв и знаков логических операций каждое составное высказывание.
- Число 376 четное и трехзначное.
- Зимой дети катаются на коньках или на санках или на лыжах.
- Неверно, что Солнце движется вокруг Земли.
Порядок выполнения логических операций в сложном логическом выражении
1.Инверсия; 2. Конъюнкция; 3. Дизъюнкция; 4. Импликация; 5. Эквивалентность.
Повторение
Пусть
А=«Ане нравятся уроки математики», а
В=«Ане нравятся уроки химии». Выразите следующие формулы на обычном языке.
А&В АvB (А&В)
А&В АvB (АvB)
А&В АvB (А&В)
Определите истинность составного высказывания:
(А&В) & ( C \/ D ), состоящего из простых высказываний:
А = {Принтер – устройство вывода информации},
В = {Процессор – устройство хранения информации},
С = {Монитор – устройство вывода информации},
D = {Клавиатура – устройство обработки информации}.
Сначала на основании знания устройства компьютера устанавливаем истинность простых высказываний:
А = 1, В = 0, С = 1, D = 0.
Определим теперь истинность составного высказывания, используя таблицы истинности логических операций:
( 1 & 0 ) &(1 \/ 0) = (0 & 1) & (1 \/ 0) = 0
Составное высказывание ложно.
( C v D ); в) ( А v В ) ( C & D ); г) А B ." width="640"
Даны простые высказывания:
А = {Принтер – устройство ввода информации},
В = {Процессор – устройство обработки информации},
С = {Монитор – устройство хранения информации},
D = {Клавиатура – устройство ввода информации}.
Определите истинность составных высказываний:
а) ( А & В ) & ( C v D );
б) ( А & В ) = ( C v D );
в) ( А v В ) ( C & D );
г) А B .
Определите истинность составных высказываний:
а) (1 \/ 1) \/ (1 \/ 0);
б) ((1 \/ 0) \/ 1) \/ 1;
в) (0&1)&1;
г) 1&(1&1)&1;
д) ((1 \/ 0)&(1&1))&(0 \/ 1);
е) ((1&1) \/ 0)&(0 \/ 1); .
ж) ((1&0) \/ (1&0)) \/ 1;
з) ((0&0) \/ 0)&(1 \/ 1)
Построение таблиц истинности
Построение таблиц истинности
для логических выражений
подсчитать n - число переменных в выражении
подсчитать общее число логических операций в выражении
установить последовательность выполнения логических операций
определить число столбцов в таблице
заполнить шапку таблицы, включив в неё переменные и операции
определить число строк в таблице без шапки: m =2 n
выписать наборы входных переменных
провести заполнение таблицы по столбцам, выполняя логические
операции в соответствии с установленной последовательностью
Пример построения
таблицы истинности
А V A & B
n (число переменных) = 2,
m (количество строк без шапки)= 2 2 = 4 .
Операций – 2, значит количество столбцов будет: n+2=4
Приоритет операций: &, V
A
B
A&B
A V A&B
0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
1
1
1
1
Пример построения
таблицы истинности
Для формулы A &( B Ú & )
построить таблицу истинности.
Количество логических переменных 3, следовательно, количество строк в таблице истинности должно быть 2 3 = 8.
Количество логических операций в формуле 5, следовательно количество столбцов в таблице истинности должно быть 3 + 5 = 8.
A
0
B
0
C
0
0
0
0
0
1
1
1
0
1
&
1
1
1
1
1
B Ú ( & )
0
0
0
1
A &( B Ú & )
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
1
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
0
0
1
0
0
1
1
1
1
2)&(X5) Х 2 А (X2) 3 0 A 4 1 1 B ( X5) A&B 0 1 0 5 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0" width="640"
Пример построения
таблицы истинности
Найдите значение логического выражения для указанных значений Х:
(X2)&(X5)
Х
2
А (X2)
3
0
A
4
1
1
B ( X5)
A&B
0
1
0
5
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
Построить таблицы истинности
- В & (А V В) А & (В V В)
- А & В & С
- F=(AVB) & (AVB)
Постройте таблицы истинности:
А) (А В) V В
В) (А & В) (А V (А & В))
С) (А (В С)) (А & В & С)