Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
матан лекция.docx
Скачиваний:
32
Добавлен:
15.11.2018
Размер:
1.6 Mб
Скачать

Свойства логических операций.

1. ( А) ⇔ (А).

7. ((АВ)∧C) ⇔ (А∧(ВС)).

2. ( (АB)) ⇔ ( АB).

8. ((АВ)∧C) ⇔ ((АC)∨(ВС)).

3. ( (АB)) ⇔ ( АB).

9. ((АВ)∨C) ⇔ ((АC)∧ (ВС)).

4. (АB) ⇔ (BA).

10. (АВ) ⇔ ( АВ).

5. (АB) ⇔ (BA).

11. (АB) ⇔ ( BA).

6. ((АВ)∨C) ⇔ (А∨(ВС)).

12. (АВ) ⇔ (AB)∧(BA).

        Док-во. Для доказательства любой из приведённых формул требуется построить таблицы истинности для частей формулы, стоящих слева и справа от символа эквивалентности ⇔, для всех значений истинности входящих в формулу высказываний, и показать, что они совпадают. Докажем, например, формулу 8. Таблица истинности:

А

В

С

АB

 

(АВ)∧С

 

АС

ВC

 

(АС)∨(ВС)

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

1

0

1

0

0

0

0

0

1

1

1

1

0

1

1

1

0

0

1

0

0

0

0

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

0

1

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

        Значения истинности для левой и правой частей формулы совпадают при любых истинностях входных высказываний, следовательно, левая и правая части формулы действительно эквивалентны. (Отметим аналогию между этой формулой и формулой 10. A∩(BC) = (AB)∪(AC) из раздела "1. Элементы терии множеств.").         В дальнейшем мы будем отождествлять высказывание и его значение истинности, т.е. считать, что А = 1, если А - истинно, и А = 0, если А - ложно.

2. Элементы математической логики.

2.2. Кванторы.

        В этом разделе мы расширим понятие термина "высказывание", чтобы ввести в рассмотрение утверждения вида х > 7. Строго говоря, это утверждение не является высказыванием в смысле опр.2.1.1., так как мы не можем сказать, истинно оно или ложно (оно истинно, если, например, x∈[12,15] и ложно, если x∈[ 2, 5]). Тем не менее, утверждения, содержащие переменные x, y, z,… с областями возможных значений X, Y, Z,…, обладающие тем свойством, что для каждого набора переменных xX, yY, zZ,… истинность утверждения может быть установлена, в дальнейшем тоже будем называть высказываниями. Зависимость высказываний A, В, ... от переменной x будем обозначать как А(х), В(х),… xX. Подмножество Х(А)⊆Х множества Х такое, что для любого хХ(А) высказывание А(х) истинно, будем называть областью истинности высказывания А (так, для высказывания х>-2, X = [-5, 5] будет Х(А) = (-2, 5]).

        Кванторы - логические операции, с помощью которых по некоторому высказыванию А(х) получают новые высказывания, характеризующие область истинности высказывания А(х).

        Опр. 2.2.1. Квантором всеобщности (обозначение - ∀) высказывания А(х), xX, называется логическая операция, имеющая значение "истина", если высказывание А(х) истинно для любого элемента xX, и значение "ложь" в противоположном случае (т.е. в случае, когда хотя бы для одного xX высказывание А(х) ложно).         Формула xX, А(х) читается как "для любого х, принадлежащего Х, справедливо А(х)"; "все х из Х удовлетворяют условию А(х)" и т.д. Формальное определение квантора всеобщности:                  Примеры: высказывание ("∀х ∈ [-2,4], x2 > -2) - истинно, высказывание ("∀х ∈ [-2,4], x2 > 16) - ложно, высказывание ("∀хN, x2 > 0) - истинно, высказывание ("∀хR, x2 > 0) - ложно.

        Опр. 2.2.2. Квантором существования (обозначение - ∃) высказывания А(х), xX, называется логическая операция, имеющая значение "истина", если высказывание А(х) истинно хотя бы для одного элемента xX, и значение "ложь" в противоположном случае (т.е. в случае, когда высказывание А(х) ложно для всех xX).         Формула ∃хХ, А(х) читается как "существует ( найдётся) (хотя бы один) элемент х, принадлежащий Х, для которого справедливо А(х)". Формальное определение квантора существования:                  Примеры: высказывание (∃ х ∈ [-2,4], x2 > 20) - ложно, высказывание (∃ х ∈ [-2,4], x2 > 10) - истинно, высказывание (∃ хN, x2 = 0) - ложно, высказывание (∃ хR, x2 = 0) - истинно.

        Опр. 2.2.3. Квантором существования и единственности (обозначение -∃!) высказывания А(х), xX, называется логическая операция, имеющая значение "истина", если на множестве X существует элемент x, для которого высказывание А(х) истинно, и такой элемент единственен, и значение "ложь" в противоположном случае (т.е. в случае, когда высказывание А(х) ложно для любого элемента xX либо А(х) истинно более чем для одного элемента xX.         Формула ∃! хХ, А(х) читается как "существует единственный элемент х, принадлежащий Х, для которого справедливо А(х)". Формальное определение квантора существования и единственности:                  Примеры: высказывание (∃! x ∈ [-2,4], x2 ≥ 16 ) - истинно, высказывание (∃! x ∈ [-2,4], x2 > 15 ) - ложно, высказывание (∃! xN, x2 ≤ 1) - истинно, высказывание (∃! xR, x2 ≤ 1) - ложно.

        Применение кванторов позволяет компактно записывать формулировки теорем, определений и других математических утверждений. Например, теорема о существовании корней квадратного уравнения запишется так:          ∀aR, ∀bR, ∀cR, a ≠ 0 (∃xR   (ax2 + bx + c = 0) ⇔ b2 - 4ac ≥ 0)

        При проведении математических рассуждений (доказательство теорем от противного, формулировки противоположных теорем и т.д.) часто приходится строить отрицания некоторых утверждений. Рассмотрим простой пример. Пусть дано определение: "Группа называется хорошей, если любой (∀)студент этой группы - хороший", требуется построить логически следующее из этого определения новое - определение плохой группы. Правильный ответ: "Группа называется плохой, если хотя бы один (∃)студент этой группы - плохой". Этот пример подсказывает следующие правила взаимодействия кванторов существования и единственности с операцией отрицания:         (∀xX, A(x)) ⇔ ∃xX, A(x);         (∃xX, A(x)) ⇔ ∀xX, A(x).         Док-во. Докажем первую эквивалентность. Если истинно высказывание (∀xX, A(x)) (не для ∀хХ истинно А(х)), то ∃хХ, для которого А(х) ложно, т.е. истинно А(х). Импликация (∀xX, A(x)) ⇒ ∃xX, A(x) доказана. Если истинно высказывание ∃xX, A(x) (существует хХ, для которого А(х) ложно), то не для любого хХ истинно А(х), т.е. (∀xX, A(x)). Импликация ∃xX, A(x) ⇒ (∀xX, A(x)) доказана. По формуле 12 таблицы Свойства логических операций из доказанных импликаций следует эквивалентность левой и правой частей первой формулы.         Аналогично доказывается вторая формула. Фор-мулы 1 и 2 имеют простой смысл. Именно, если мы хотим опровергнуть утверждение ∀хХ, А(х) (для любого х из Х верно А(х)), достаточно найти хотя бы один х, для которого А(х) неверно: ∃хХ, А(х). Если опровергается утверждение ∃хХ, А(х) "существует х, для которого верно А(х)", необходимо доказать, что А(х) неверно для любого х: ∀хХ, А(х).

        Задание. Самостоятельно доказать формулу 2.

        Если высказывание А(х) содержит несколько кванторов, то операция отрицания меняет каждый из них. Так, отрицание утверждения "число b есть предел функции f(x) в точке x = a…."          запишется так:         .

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]