Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Juk_Ilyenko_Moklyachuk_Orlovskiy_DM_praktikum

.pdf
Скачиваний:
40
Добавлен:
12.05.2015
Размер:
605.14 Кб
Скачать

12. Системи булевих функцiй

Незалежна система булевих

будь-яка з ф-й з не може бути

функцiй

виражена через iншi функцiї

 

 

 

 

 

 

 

 

Повна система булевих ф-й

будь-яка булева функцiя є супер-

 

позицiєю функцiй з

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Монотонна булева функцiя

1 1, . . . , <

 

( 1, . . . , ) ≤ ( 1, . . . , )

Лiнiйна булева функцiя

можливе

зображення

 

( 1, 2, . . . , ) =

 

 

= 0 1 1 . . .

Самодвоїста булева функцiя

двоїста сама собi: ( 1, . . . , ) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= (

 

, . . . ,

 

)

 

 

1

 

 

Булева функцiя що зберiгає 0

(0, . . . , 0) ≡ 0

 

Булева функцiя що зберiгає 1

(1, . . . , 1) ≡ 1

 

Класи Поста

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- клас усiх лiнiйних булевих функцiй

 

 

 

- клас усiх монотонних булевих функцiй

 

 

 

- клас усiх самодвоїстих булевих функцiй

 

 

 

0 - клас усiх булевих функцiй, що зберiгають 0

 

 

 

1 - клас усiх булевих функцiй, що зберiгають 1

 

 

 

Критерiй Поста

система булевих функцiй є пов-

 

ною тодi i тiльки тодi, коли в нiй

 

є:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a) хоча б одна нелiнiйна функцiя; б) хоча б одна немонотонна функцiя; в) хоча б одна несамодвоїста функцiя; г) хоча б одна функцiя, що не зберiгає 0; д) хоча б одна функцiя, що не зберiгає 1.

20

13. Мiнiмiзацiя булевих функцiй

Iмплiканта булевої функцiї

→ ≡ 1

Проста iмплiканта булевої

при видаленi будь-якої букви з

функцiї

вона перестає бути iмплiкантою

 

 

 

 

 

Скорочена ДНФ булевої фун-

складається з простих iмплiкант

кцiї

функцiї

 

 

 

 

 

Ядрова iмплiканта булевої

при видаленi iмплiканти з ДНФ

функцiї

отримуємо ДНФ, не рiвносильну

 

 

 

 

 

Мiнiмальна ДНФ булевої фун-

має найменшу кiлькiсть символiв

кцiї

з усiх з ДНФ функцiї

 

 

 

 

 

Глуха ДНФ булевої функцiї

ДНФ iз простих iмплiкант, вида-

 

лення з якої будь-якої кон’юнкцiї

 

порушує рiвносильнiсть цiєї ДНФ

 

булевiй функцiї

 

 

 

 

 

Складнiсть ДНФ

Кiлькiсть символiв змiнних у

 

ДНФ

 

 

 

 

 

Формула неповного склею-

( ) (

 

) ≡

 

вання

( ) (

 

)

 

21

14. Основи теорiї графiв

Граф

= ( , ) - геометрична конфi-

 

гурацiя, що складається з вершин,

 

сполучених ребрами

 

 

Множина вершин

= { 1, . . . , }

Множина ребер

= { 1, . . . , }

Порядок графу

кiлькiсть вершин графу | |

Сумiжнi вершини

вершини, сполученi ребром: =

 

( , )

 

 

Повний граф

граф, у якого кожнi двi вершини

 

сумiжнi

 

 

Шлях

послiдовнiсть ребер 1, 2, . . . ,

 

така, що та +1 мають спiльну

 

вершину

 

 

Цикл

шлях, початкова вершина якого

 

спiвпадає з кiнцевою

 

 

Ейлерiв шлях (цикл)

шлях (цикл), коже ребро якого

 

з’являється лише один раз

 

 

Iнцидентнi вершина та ребро

вершина , сполучена з ре-

 

бром

 

( : = ( , ))

Степiнь вершини

кiлькiсть ребер, iнцидентних вер-

 

шинi

 

 

Матриця сумiжностi

= || , ||; , – кiлькiсть ребер,

 

iнцидентних одночасно та

22

Матриця iнцидентностi

= || , ||; , коли -та вершина

 

iнцидентна -му ребру, та , = 0,

 

якщо нi

 

 

 

 

 

 

Iзоморфнi графи та

графи, мiж

множинами

вершин

 

яких можна

встановити

бiєкцiю,

 

яка зберiгає сумiжнiсть вершин

 

 

Iзольована вершина

вершина, не сполучена з жодною

 

iншою

 

 

 

 

Зв’язний граф

будь-якимi двi вершини графа

 

з’єднує ланцюг

 

 

 

Ейлерiв граф

в графi iснує ейлерiв цикл

 

 

Напiвйлерiв граф

в графi iснує незамкнений ейлерiв

 

ланцюг

 

 

 

 

Зв’язний граф Ейлерiв кожна його вершина має парну степiнь

Орiєнтований граф (орграф)

граф, ребрам якого (дугам) при-

 

своєно напрямок

 

 

 

Петля орграфу

дуга, що починається i закiнчує-

 

ться в тiй самiй вершинi

 

 

 

Матриця сумiжностi

= || , ||; , – кiлькiсть ребер,

 

що починаються з та закiнчую-

 

ться в

 

 

 

 

Матриця iнцидентностi ор-

= || , ||; , = −1 коли -та вер-

графу

шина – початок -ї дуги; , = −1,

 

якщо кiнець; , = 2, якщо -a ду-

 

га є петлею

 

 

 

 

 

 

23

Турнiр

повний орграф

 

 

Дерево

зв’язний граф, який не мiстить ци-

 

 

клiв

 

 

Основнi властивостi дерев

 

 

 

1.

дерево не має циклiв та мiстить | | − 1 ребер;

2.

видалення будь-якого ребра порушить зв’язнiсть;

 

 

3.

додавання будь-якого ребра породить цикл;

 

 

4.

будь-якi двi вершини пов’язанi рiвно одним шляхом.

 

 

Реберний пiдграф ( , )

пiдграф графа ( , ) такий, що

 

 

, , причому скла-

 

 

дається з кiнцевих вершин ребер

 

 

Остовне дерево графа ( , )

пiдграф ( , ) графа ( , ),

 

 

який є деревом

 

 

 

24

15. Основи теорiї груп

Бiнарна операцiя

математичний об’єкт, що складає-

 

ться з двох величин i певної дiї над

 

ними

 

 

Нейтральний елемент

елемент , для якого * =

 

= * = для будь-якого

Обернений елемент до

елемент −1, для якого * −1 =

 

= −1 * = для будь-якого

Замкнутiсть вiдносно опе-

, : *

рацiї *

 

Магма

базова алгебраїчна структура, що

 

складається з множини та замкну-

 

тої бiнарної операцiєї

 

 

Напiвгрупа

асоцiативна магма

 

 

Моноїд

напiвгрупа з нейтральним елемен-

 

том

 

 

Група

моноїд з оберненим елементом

 

 

Iзоморфiзм груп та

бiєкцiя : → , для якої

 

, : ( ) * ( ) = ( * )

Пiдгрупа

пiдмножина групи , що є гру-

 

пою вiдносно операцiї, яка задає

 

 

Лiвий (правий) сумiжний

= { : } ( = { :

клас по пiдгрупi групи

})

Циклiчна група

група, породжена своїм елементом

 

 

Порядок елемента

найменше додатнє число ( ) =

 

таке, що =

25

ЗАНЯТТЯ 1

Елементи алгебри висловлювань

Навчальнi задачi

№ 1.1. Побудувавши таблицю iстинностi, перевiрити, чи буде формула

( ) → ( → ) тавтологiєю.

Розв’язок. Для перевiрки, будуємо таблицi iстинностi виразiв ,

→ , та власне самої формули.

1

2

3

4

5

 

 

 

 

 

a

b

 

( ) → ( → )

1

1

1

1

1

 

 

 

 

 

1

0

0

0

1

 

 

 

 

 

0

1

0

1

1

 

 

 

 

 

0

0

1

1

1

 

 

 

 

 

Значення стовпчикiв 3 та 4 будуються на основi значень стовпчикiв 1 та 2. Значення стовпчика 5 будується на основi значень стовпчикiв 3 та 4. Так як стовпчик 5 мiстить лише iстиннi значення, то запропонована формула є тавтологiєю, тобто завжди iстинна.

№ 1.2. Побудувавши таблицi iстинностi, перевiрити, чи будуть формули

→ та еквiвалентними.

26

Розв’язок. Будуємо вiдповiднi таблицi iстинностi та перевiряємо запропоноване твердження

1

2

3

 

4

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

0

 

1

1

 

 

 

 

 

 

1

0

0

 

0

0

 

 

 

 

 

 

0

1

1

 

1

1

 

 

 

 

 

 

0

0

1

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стовпчик 3 будується на основi значень стовпчика 1. Стовпчик 4 обчислюється за значеннями стовпчикiв 1 та 2, а стовпчик 5 - за значеннями стовпчикiв 2 та 3. Так як стовпчики 4 та 5 таблицi iстинностi спiвпадають, то можна зробити висновок, що наведена рiвносильнiсть правильна.

№ 1.3. За допомогою таблиць iстинностi перевiрити, яка з рiвносильностей iстинна: ( → ) ≡ чи ( → ) ≡

Розв’язок. Для перевiрки, будуємо таблицi iстинностi трьох виразiв:

( → ), та .

1

2

3

 

4

 

5

6

 

7

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

0

 

0

 

1

0

 

0

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

0

 

1

 

0

1

 

1

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

1

 

0

 

1

0

 

0

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

1

 

1

 

1

0

 

0

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стовпчик 3 побудовано на основi значень стовпчика 1, а стовпчик 4 - на основi стовпчика 2. Стовпчик 6 обчислено на основi стовпчика 5,

27

який, в свою чергу, обраховано на основi стовпчикiв 1 та 2. Значення в стовпчику 7 обчислюється за значеннями стовпчикiв 1 та 4, а значення в стовпчику 8 - на основi стовпчикiв 2 та 3. Так як стовпчики 6 та 7 спiвпадають, а 6 та 8 нi, робимо висновок, що правдива перша рiвносильнiсть.

№ 1.4. За допомогою перетворень алгебри логiки довести, що вираз iз задачi 1.1 є тавтологiєю.

Розв’язок. Перш за все, перепишемо дану формулу, використовуючи лише кон’юнкцiю, диз’юнкцiю та заперечення. Так як ≡ ( ) ( ) та → ≡ , то

( ) → ( → ) ≡ (( ) ( )) ( ).

Далi застосовуємо правила де Моргана для перетворення заперечень:

(( ) ( )) ( ) ≡ (( ) ( )) ( ) ≡ (( ) ( )) ( ).

За дистрибутивним законом, перемножаємо вирази у перших дужках:

(( ) ( )) ( ) ≡ (( ) ) (( ) )) ( ) ≡

≡ ( ) ( ) ( ) ( ) ( ).

Так як ≡ 0 (закон суперечностi), а 0 ≡ (закон нуля та одиницi), то ( ) та останнiй вираз можна переписати як

( ) ( ) ( ).

За правилом де Моргана, ( ) ≡ ( ), а за законом виключення третього

( ) ( ) ( ) ≡ ( ) ( ) ( ) ≡ 1 ( ).

28

Остаточно, за законом нуля та одиницi маємо, що

1 ( ) ≡ 1,

тобто задана формула дiйсно є тавтологiєю.

№ 1.5. За допомогою перетворень алгебри висловлювань довести рiвносильнiсть: ≡ ( → ) ( → ).

Розв’язок. Записуємо обидвi частини рiвностi через кон’юнкцiю, ди-

з’юнкцiю та заперечення:

( ) ≡ ( ) ( ), ( → ) ( → ) ≡ ( ) ( ).

Перетворюємо останнiй вираз за дистрибутивним законом:

( ) ( ) ≡ (( ) ) (( ) ) ≡ ( ) ( ) ( ) ( ).

За законом суперечностi та законом нуля та одиницi, отримаємо

( ) ( ) ( ) ( ) = ( ) 0 0 ( ) ≡ ( ) ( ),

що спiвпадає з представленням еквiваленцiї за допомогою кон’юнкцiї, диз’юнкцiї та iмплiкацiї.

Задачi для аудиторної та домашньої роботи

№ 1.6. Побудувати таблицi iстинностi для формул:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

( → ) ( → ( ));

4.

(( ) → ) → ( → );

2.

 

 

→ (

 

)) → ( );

5.

( → ( )) → (( → ) →

(

 

 

 

3.

( ( → )) →

 

;

 

( → ));

 

6.

 

 

 

 

 

 

→ ) ).

 

 

 

 

 

 

 

 

( (

 

)) ((

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]