- •Министерство образования российской федерации
- •Содержание.
- •Глава I. Множества.
- •1.1. Определения и обозначения.
- •1.2. Операции над множествами.
- •1.3. Свойства операций
- •1.4. Мощность множества.
- •1.5. Прямое произведение множеств.
- •Глава II. Отношения, функции, алгебраические
- •2.1. Бинарные отношения.
- •2.2. Функции.
- •2.3. Алгебраические структуры и морфизмы.
- •Отношение конгруэнтности позволяет определить так называемую фактор-структуру, носителем которой является множество классов эквивалентности. Приведём примеры.
- •Контрольные вопросы
- •Тест II
- •Глава III. Булевы функции.
- •3.1. Определение и основные свойства.
- •3.2 Дизъюнктивная и конъюнктивная нормальные формы
- •3.3. Упрощение д.Н.Ф.
- •Контрольные вопросы.
- •Тест III
- •Глава IV. Элементы математической логики
- •4.1. Исчисление высказываний.
- •4.2. Логическое следствие
- •4.3. Предикаты и кванторы
- •Тест IV.
- •Глава 5. Алгоритмы и машина Тьюринга.
- •5.3. Машина Тьюринга.
- •F : q a a
- •5.4. Алгоритмически неразрешимые проблемы.
- •Итоговый тест.
- •Рекомендуемая литература. Основная:
- •Дополнительная
- •Словарь основных терминов
- •Ответы к тестам
- •Зуев Юрий Анатольевич Садыкова Альбина Рифовна Математическая логика и теория алгоритмов. Теория множеств. Дискретная математика
Отношение конгруэнтности позволяет определить так называемую фактор-структуру, носителем которой является множество классов эквивалентности. Приведём примеры.
Пусть - алгебраическая структура целых чисел с операциями сложения и умножения. Отношение сравнения по модулюnявляется отношением конгруэнтности и позволяет определить фактор-структуру, элементами которой являются классы вычетов. Она называется кольцом классов вычетов по модулюn.
Отношение эквивалентности элементов группы Gпо нормальной подгруппеHявляется отношением конгруэнтности и позволяет определить на множестве смежных классов фактор-группуG/H.
Контрольные вопросы
Дайте определение бинарного отношения.
Какое бинарное отношение называют транзитивным?
Приведите пример бинарного отношения.
Какое бинарное отношение называют отношением эквивалентности?
Что называют функцией?
Тест II
На множестве А={1,3,5,7} задано бинарное отношение R={(x,y):x-y=4}. Какая из пар принадлежит данному отношению?
а) (1,3); б) (3,7); в) (5,1).
2. Какими свойствами обладает отношение “х делит у” на множествеN?
а) рефлексивность, |
б) рефлексивность, |
в) только рефлексивность. |
симметричность, |
антисимметричность, |
|
транзитивность; |
транзитивность; |
|
3. Элементназывается минимальным, если изследует, что
а) b<a; б) ; в) a<b.
4.Если изследует а1=а2, то функцию называют
а) инъекцией; б) сюръекцией; в) биекцией.
5.Является ли функция, гдеf(x)=x2
а) инъекцией; б) сюръекцией; в) биекцией.
Глава III. Булевы функции.
3.1. Определение и основные свойства.
Булевой или логической функцией от n переменных называется функция, определенная на множестве всех двоичных наборов длиныn и принимающая на каждом из них значение 0 или 1. Так как двоичных наборов длины n имеется 2n , то булевых функций от n переменных . Булевы функции играют важную роль в логике, а также при проектировании различных логических кибернетических устройств, например, электронных вычислительных машин. Так как область изменения каждой переменной и область значений функции есть одно и то же множество, то это позволяет вместо каждой из переменных некоторой функции подставлять другие функции, получая, таким образом, из имеющегося запаса функций новые функции.
Булевы функции от одной переменной f(x) четыре: (неx) и тождественные 0 и 1 .
Булевых функций от 2 переменных 16 .
Перечислим важнейшие из них;
конъюнкция (логическое ,,И”), обозначаемая или просто;
дизъюнкция (логическое ,,ИЛИ”) ;
импликация (следование) ,
эквивалентность .
Приведем таблицу, задающую 4 указанных функции (таблицу истинности):
-
x1 x2
x1x2
x1x2
x1x2
x1x2
0 0
0
0
1
1
0 1
0
1
1
0
1 0
0
1
0
0
1 1
1
1
1
1
Заметим, что и, то есть выполнены законы де Моргана. Вообще, булевой функции от переменных можно поставить в соответствие подмножество тех двоичных наборов, на которых она равна1. Тем самым устанавливается изоморфизм между множеством подмножеств2n- элементного множества с операциями объединения, пересечения и дополнения и множеством булевых функций отnпеременных с операциями дизъюнкции, конъюнкции и отрицания. Поэтому множество булевых функций отn переменных с тремя перечисленными операциями является булевой алгеброй со всеми вытекающими отсюда свойствами.
Заметим, что импликация и эквивалентность могут быть выражены через дизъюнкцию конъюнкцию и отрицание
что непосредственно может быть проверено с помощью таблицы истинности.
Кроме того, эквивалентность может быть выражена через импликацию следующим образом
что вполне отвечает привычному представлению о том, что х1эквивалентно х2, если х1влечет х2и х2влечет х1.
Булева функция называется двойственной к функцииf(x,..., xn), f**=f. Если f*=f , то f называется самодвойственной. Дизъюнкция и конъюнкция двойственны друг другу.
На множестве двоичных наборов длины n отношение порядка
вводится следующим образом:
Если считать наборы характеристическими векторами подмножеств n-элементного множества, то это отношение на множестве наборов соответствует упорядоченью подмножеств по включению.
Булева функция f называется монотонной, если из следует.