Дискретка (Жаркова)
.pdfПрактическое занятие № 4 КР № 1 на 40 минут
Практическое занятие № 4 по лекциям 3-4 Тема: «Булевы функции и способы их задания»
Обсуждаемые понятия, утверждения, алгоритмы
Булев вектор. Функции алгебры логики (булевы функции). Задание булевых функций таблицей истинности и вектором значений. Элементарные булевы функции одной и двух переменных. Формулы над множеством функций, задание функций формулами. Фиктивные и существенные переменные, равные функции, алгоритм удаления и введения фиктивных переменных.
Теоретические сведения
Теоретические сведения и примеры решения типовых задач базового уровня приведены в Л1. § 2.1. Краткое изложение теории есть в Л2. Глава 2. § 2.1, п. 1, 2, стр. 24-27.
Учебная литература, используемая на занятии
1.Олейник Т.А. Основы дискретной математики: теория и практика. – М.: МИЭТ, 2010
2.Клюшин А.В., Кожухов И.Б., Олейник Т.А. Сборник задач по дискретной математике. – М.: МИЭТ,
2008.
Практика под руководством педагога
№Обязательные задачи
1.Булевы векторы и булевы функции Л2. 2.1 (а,б), 2.4 (а,б), 2.5(а), 2.6(а)
2.1. а) Перечислить вершины булева куба B4 , соседние с вершиной
0,1, 0, 0 .
б) Определить число вершин булева куба Bn , соседних с данной вершиной.
2.4. Найти номер булева вектора:
а) (1, 0, 0,1,1) ; б) (1,1, 0, 0,1, 0) ;
2.5.а) Перечислить векторы значений булевых функций двух переменных, принимающих на противоположных наборах значений переменных одинаковые значения?
2.6.а) Перечислить векторы значений булевых функций двух переменных, принимающих на наборах веса 1 значение 0.
11
|
2. |
Задание булевых функций формулами |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Л.2. 2.10 (а, б) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
2.10. Задать вектором значений функцию, реализуемую формулой: |
|
||||||||||
|
|
а) x1 x1 x2 |
|
; |
|
x1 x2 |
|
|
x3 ; |
|
|||
|
|
|
x2 |
|
|||||||||
|
x1 |
б) |
|
|
|||||||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
3. |
Существенные и фиктивные переменные |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Л.2. 2.8(а), 2.9 (б) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
2.8. Указать существенные и фиктивные переменные функции: |
|
||||||||||
|
|
а) |
f |
(1100) ; |
б) f |
(1001 1001) ; |
|
||||||
|
|
в) |
f |
(1100 0011) ; |
|
г) |
f (1010 0000 1010 0000) . |
|
|||||
|
|
2.9. Задать вектором значений функцию, равную данной и |
|
||||||||||
|
|
существенно зависящую от всех своих аргументов: |
|
||||||||||
|
|
а) |
f |
(1110 1110 1010 1010) ; |
б) f (1100 1100) ; |
|
|||||||
|
|
в) |
f (1010 0101 1010 0101) |
; |
г) f (0000 1111 0000 1111) . |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
ОТВЕТЫ |
|
|||||
2.1. а) (1,1, 0, 0) , (0, 0, 0, 0) , (0,1,1, 0) , (0,1, 0,1) ; б) |
n ; в) n 2n 1 . |
|
2.4.а) 19; б) 50; в) 31; г) 77.
2.5.а) (0000) , (0110) , (1001) , (1111) ; б) 22n 1 .
2.6.а) (0000) , (0001) , (1000) , (1001) ;
б) 22n Cnk . Указание к б). Вес k имеют Cnk булевых векторов от n переменных. Следовательно, Cnk определенных координат функции равны 1, а остальные 2n Cnk координаты могут принимать любые значения (0 или 1).
2.10. а) (1111) ; б) (0100 0111) ; в) (11111101) ; г) (1110 1110 1110 0001) .
2.8. а) x1 - существенная, x2 - фиктивная; б) x1 - фиктивная; x2 , x3 - существенные;
в) x3 - фиктивная; x1 , x2 - существенные; г) x1 , x3 - фиктивные; x2 , x4 - существенные.
2.9.а) (1110 1010) ; б) (10) ; в) (1001) ; г) (01) .
12
Домашняя работа № 4
Булевы функции и способы их задания. Задание булевой функции таблицей истинности и вектором значений. Задание булевых функций формулами.
Обязательные задачи
Задания: №. 2.2 (а,б), 2.4 (в,г), 2.10 (в,г), |
2.15, 2.16 (е), 2.17 (б), 2.18, |
|
|
2.8 (остальное), 2.9 (остальное), |
|
|
|
2.2. а) Перечислить вершины булева куба B4 , удаленные от вершины 0,1,1, 0 |
на |
||
расстояние 2 . |
|
|
|
б) Найти число вершин булева куба |
Bn , удаленных от данной вершины |
на |
|
расстояние k |
( 0 k n ). |
|
|
2.4. Найти номер булева вектора: |
|
|
|
в) (1,1,1,1,1) ; |
г) (1, 0, 0,1,1, 0,1) . |
|
|
2.10. Задать вектором значений функцию, реализуемую формулой:
в) x3 x1 x2 1 x3 ; |
г) x1 x2 x3 |
|
x4 . |
|
2.15. Применяя таблицы истинности, доказать равносильность формул:
1. |
x y y x ; |
2. x y y x ; |
|||||||||||||||||
3. x y z x y z ; |
4. x y z x y z ; |
||||||||||||||||||
5. x y z x y x z ; |
6. x y z x y x z ; |
||||||||||||||||||
7. |
x x x ; |
8. x x x ; |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
9. |
x y x y ; |
10. x y x y ; |
|||||||||||||||||
11. |
x 0 x ; |
12. |
x 0 0 ; |
||||||||||||||||
13. |
x 1 1; |
14. |
x 1 x ; |
||||||||||||||||
15. |
x x y x ; |
16. x x y x ; |
|||||||||||||||||
17. x x 0 ; |
18. |
|
x x 1 ; |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
19. |
x x ; |
20. |
x xy x y . |
2.16. Применяя таблицы истинности, доказать равносильность формул:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) |
x y x y ; |
б) x y x y xy ; |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
в) x |
y x y ; |
г) x y x y ; |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
е) x y x y xy . |
||||||||||
д) |
x y xy x y ; |
2.17. Применяя таблицы истинности, доказать равносильность формул:
а) x y y x x y ; б) x y y x .
2.8. Указать существенные и фиктивные переменные функции:
а) |
f |
(1100) ; |
б) |
f (1001 1001) ; |
в) |
f |
(1100 0011) ; |
г) f |
(1010 0000 1010 0000) . |
2.9. Задать вектором значений функцию, равную данной и существенно зависящую от всех своих аргументов:
а) |
f |
(1110 1110 1010 1010) ; |
б) f (11001100) ; |
в) |
f |
(1010 0101 1010 0101) ; |
г) f (0000 1111 0000 1111) . |
|
|
|
|
|
|
|
13 |
Банк дополнительных задач и задач на дом
Л.2. 2.1(в*), 2.2.(в*)2.11*, 2.12 (а*)
2.1 в*) Определить число неупорядоченных пар соседних вершин булева куба Bn . 2.2. в) Найти число неупорядоченных пар вершин булева куба Bn , удаленных друг от друга на расстояние k ( 0 k n ).
2.5.б) Найти число булевых функций от n переменных, принимающих на противоположных наборах значений переменных одинаковые значения.
2.6.б) Найти число булевых функций от n переменных, принимающих на
наборах веса k значение 1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
2.11. Пусть |
B f , g, h |
- множество булевых функций, |
причем |
f P2 1 , g P2 2 , |
||||||||||
h P2 3 , |
X x, y, z - |
алфавит переменных. |
Определить, является ли выражение |
|||||||||||
формулой над множеством B независимо от вида функций f , g, h : |
||||||||||||||
а) A h 0, x, f x ; |
|
|
б) A g f z , |
|
; |
|
|
|
||||||
|
|
x |
|
|
|
|||||||||
в) A h g x, x , f x , y ; |
|
|
г) A f h x, y, z ; |
|
|
|
||||||||
д) A g f 1 , g( y, z) ; |
|
|
е) A h f x, x , y, z . |
|
|
|
||||||||
2.12. По функциям f x1 , x2 |
и g x3 , x4 , |
заданным векторами значений, построить |
||||||||||||
векторы значений функции h : |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
а) |
f |
(1101) , |
g (0110) , h(x2 , x3 , x4 ) f g x3 , x4 , x2 |
; |
|
|
|
|||||||
б) |
f |
(0100) , |
g (0010) , h(x1 , x2 , x3 , x4 ) g g x3 , x4 , |
f x1 , x2 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
ОТВЕТЫ |
|
|
|
|||
2.1(в*) см выше; 2.4 (в,г), 2.10 (в,г) |
см выше; |
2.8 (остальное), 2.9 |
см выше |
|||||||||||
2.2. а) (1, 0,1, 0) , |
(1,1, 0, 0) , (1,1,1,1) , |
(0, 0, 0, 0) |
, (0, 0,1,1) |
, (0,1, 0,1) ; б) |
C k |
; в*) |
Ck 2n 1 |
|||||||
|
|
n |
n |
|||||||||||
2.5. б) 22n 1 |
. 2.6. |
б) |
22n Cnk . Указ а н и е к б). Вес k имеют Cnk |
булевых векторов от n переменных. Следовательно, Cnk |
||||||||||
определенных координат функции равны 1, а остальные 2n |
Cnk |
координаты могут принимать любые значения (0 или 1). |
2.11. в), г) является; а), б), д), е) не является.
2.12. а) (10011111) ; б) (0010 0000 0010 0010) .
14