Основные функции логики
Основы логики
Логические
величины
Высказывание (суждение) - это повествовательное предложение, в котором
что-либо утверждается или отрицается. По поводу любого высказывания можно
сказать истинно оно или ложно.
Логические величины: понятия, выражаемые словами: ИСТИНА (true), ЛОЖЬ (false).
Логическая константа: ИСТИНА (true), ЛОЖЬ (false).
Логическая переменная: символически обозначенная логическая величина.
Следовательно, если известно, что А, В, Х, У и пр. - логические величины, то
это значит, что они могут принимать значения только ИСТИНА или ЛОЖЬ.
Логическое выражение: простое или сложное высказывание. Сложные
высказывания строятся из простых с помощью логических операций (связок).
Логические
операции
Конъюнкция (логическое умножение). В русском языке выражается союзом И.
В математической логике используются знаки & Конъюнкция - двухместная
операция, записывается в виде А^В (А, В - операнды). Значение такого выражение
будет ЛОЖЬ, если хотя бы значение одного из операндов ложно.
Дизъюнкция (логическое сложение). В русском языке выражается союзом ИЛИ.
В
математической логике используются знаки Дизъюнкция
- двухместная операция, записывается в виде АВ.
Значение такого выражение будет ИСТИНА, если хотя бы значение одного из
операндов истинно.
Отрицание.
В русском языке выражается союзом НЕ (в некоторых высказываниях применяется
оборот - неверно, что…).
В
математической логике используются знаки Отрицание - одноместная (унарная)
операция, записывается в виде А или .
Логическая
формула (логическое выражение) - формула, содержащая лишь логические величины и
знаки логических операций. Результатом вычисления логической формулы является
ИСТИНА или ЛОЖЬ. В логических формулах часто ИСТИНА представляется как 1, ЛОЖЬ
как 0.
Правила
выполнения логических операций отражены в таблице истинности.
Таблица
истинности
А
|
В
|
не А
|
А и В (*)
|
А или В (+)
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
0
|
0
|
0
|
1
|
0
|
1
|
1
|
0
|
1
|
0
|
0
|
1
|
0
|
0
|
Последовательность выполнения логических операций в логических формулах
определяется старшинством операций. Самая старшая операция - отрицание (она
выполняется раньше других), затем идет - конъюнкция (и), а затем дизъюнкция
(или).
Логические
схемы
Удобным способом представления логических выражений являются логические
схемы. Вот как изображаются на таких схемах три основные логические операции.
В этой таблице использованы следующие обозначения:
- истина, 0 - ложь, и, или, не - логические операции.
Пример1: Нарисуйте схему для логического выражения 1 или 0 и 1. Затем
вычислите значение логического выражения.
Решение: Схема - Вычисление:
Пример2: Дана логическая схема. Постройте логическое выражение. Затем
вычислите значение логического выражения.
Решение: Дана схема -
Составим формулу - (1 или 0) и 1. Вычислим значение по схеме 1 или 0 = 1,
затем 1 и 1 = 1. Значит (1 или 0) и 1 = 1.
Логическая информация и основы логики
Высказывания
Высказывание (суждение) - предложение, в котором что-либо утверждается
или отрицается. По поводу любого высказывания можно сказать истинно оно или
ложно.
это повествовательное
Высказывания бывают общими, частными или единичными. Общее высказывание
начинается (или можно начать) со слов: все, всякий, каждый, ни один. Частное
высказывание начинается (или можно начать) со слов: некоторые, большинство и т.
п. Во всех других случаях высказывание является единичным.
Пример 1. Определить значения истинности для следующих высказываний
«Лед - твердое состояние воды ». Ответ: истинное высказывание
«Треугольник - это геометрическая фигура». Ответ: истинное высказывание
«Париж - столица Китая» Ответ: ложное высказывание
Пример 2. Определить тип высказывания (общее, частное, единичное)
«Все рыбы умеют плавать». Ответ: общее высказывание
«Некоторые медведи - бурые». Ответ: частное высказывание.
«Буква А - гласная». Ответ: единичное высказывание.
Логика.
Импликация и эквивалентность
Известно, что любая логическая формула может быть выражена через три
ранее рассмотренные логические операции:
· Отрицание (НЕ, !, ),
· Дизъюнкция (логическое сложение, или, V, ||)
· Коньюнкция (логическое умножение, И, &, )
Однако на практике часто используют еще две логические связки.
Импликация служит для задания так называемых условных высказываний. В
русском языке этой логической операции соответствуют фразы если ..., то ... или
когда ..., тогда ...
Операция A => B определяет логическую функцию, тождественно
совпадающую с функцией не A или B.
Пример1
Дано сложное высказывание: "Если выглянет солнце, то станет
тепло". Требуется записать его в виде логической формулы.
Обозначим через А простое высказывание "выглянет солнце", а
через В - "станет тепло". Тогда логической формулой этого сложного
высказывания будет импликация: A => B.
Эквивалентность. Ее аналог в разговорной речи - фразы, подобные
словосочетанию тогда и только тогда, когда ... или если и только если ... Для
ее обозначения используется символ<-> или просто =. Мы будем использовать
для обозначения эквивалентности обе эти формы.
Логическая формула A <-> B эквивалентна формуле (A => B) и (B
=> A).
Пример2
Дано сложное высказывание: "В зачетную книжку выставляется оценка за
экзамен тогда и только тогда, когда он сдан". Нужно преобразовать
высказывание к логической формуле. Обозначим
А - "В зачетную книжку выставляется оценка за экзамен",
В - "Экзамен сдан".
Тогда логическая формула сложного высказывания запишется в виде<->
B.
Приведем таблицу истинности, задающую операции импликации и
эквивалентности
А
|
В
|
A => B
|
A <-> B
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
0
|
1
|
0
|
0
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
Старшинство логических операций
· отрицание (Самая старшая операция -она выполняется раньше
других)
· конъюнкция (и),
· дизъюнкция (или).
Кроме того, на порядок операций влияют скобки.
Например: (А и В) или (не А и В) или (не А и не В)
Логика.
Формулы преобразований логических выражений
При работе с логическими выражениями часто используют следующие законы.
Законы коммутативности
|
А и В = B и A
|
|
A или
B = B или A
|
|
|
Законы ассоциативности
|
A и (B и C) = (A и B) и C
|
|
A или (B или C) = (A или B) или C
|
|
|
Законы дистрибутивности
|
A и (B или C) = (A и B) или (A и C)
|
|
A или (B и C) = (A или B) и (A или C)
|
|
|
Свойства операций И, ИЛИ
|
A и 1 =
A; A и 1 = 1
|
|
A или 0 =
A; A или 1 = 1
|
|
|
Свойства отрицания
|
A и неA = 0; A или неA = 1
|
Табличный способ определения истинности сложного выражения имеет
ограниченное применение, так как при увеличении числа логических переменных
приходится перебирать слишком много вариантов. В таких случаях используют
способ приведения формул к нормальной форме.
Формула имеет нормальную форму, если в ней отсутствуют знаки
эквивалентности, импликации и двойного отрицания, а все знаки отрицания
относятся только к переменным, а не к выражениям. Следующие формулы
преобразований дополняют сформулированные выше законы булевой алгебры и
позволяют приводить формулы к нормальной форме.
|
Формула с импликацией и
эквивалентностью
|
Формулы только с и, или, не
|
1
|
не( не A)
|
A
|
2
|
не (A и
B)
|
неA или неB
|
3
|
не(A или B)
|
неA и неB
|
4
|
не(A => B).
|
A и неB
|
5
|
неA или B
|
6
|
A <-> B
|
(A и B)
или (неA и неB)
|
7
|
A <-> B
|
( неA
или B) и (A или неB)
|
Пример
Упростим логическую формулу не( (A или B) => не( B или C)).
не( (A или B) => не( B или C)) = (избавляемся от => по формуле
5)
не( не(A или B) или не( B или C)) = (формула3)
не( не(A или B)) и не( не( B или C)) = (формула2)
(A или B) и (B или C) = { дистрибутивность операции ИЛИ - вынесли В за
скобки}
B или A и C.
Задачи
№ 1 Какие из предложений являются высказываниями? Определите их
истинность.
№
|
Высказывание
|
Тип высказывания Общие,
Частные Единич.
|
Истинность
|
1.
|
Число 6 - четное.
|
О Ч ЕИстина Ложь
|
|
2.
|
Посмотрите на доску.
|
О Ч ЕИстина Ложь
|
|
3.
|
Все роботы являются
машинами.
|
О Ч ЕИстина Ложь
|
|
4.
|
У каждой лошади есть хвост.
|
О Ч ЕИстина Ложь
|
|
5.
|
Внимание!
|
О Ч ЕИстина Ложь
|
|
6.
|
Кто отсутствует?
|
О Ч ЕИстина Ложь
|
|
7.
|
Есть кошки, которые дружат
с собаками.
|
О Ч ЕИстина Ложь
|
|
8.
|
Не все то золото, что
блестит.
|
О Ч ЕИстина Ложь
|
|
9.
|
X2 > О
|
О Ч ЕИстина Ложь
|
|
10.
|
Некоторые люди являются
художниками
|
О Ч ЕИстина Ложь
|
|
11.
|
Выразите 1 час 15 минут в
минутах.
|
О Ч ЕИстина Ложь
|
|
12.
|
Всякий моряк умеет плавать
|
О Ч ЕИстина Ложь
|
|
№ 2 Какие из предложений являются высказываниями? Определите их
истинность.
№
|
Высказывание
|
Высказывание?
|
Истинность
|
1.
|
Наполеон был французским
императором
|
Да НетИстина Ложь
|
|
2.
|
Чему равно расстояние от
Земли до Марса?
|
Да НетИстина Ложь
|
|
3.
|
Внимание! Посмотрите
направо.
|
Да НетИстина Ложь
|
Электрон - элементарная
частица,
|
Да НетИстина Ложь
|
|
5.
|
Не нарушайте правил
дорожного движения!
|
Да НетИстина Ложь
|
|
6.
|
Полярная Звезда находится в
созвездии Малой Медведицы.
|
Да НетИстина Ложь
|
|
№ 3 Какие из приведенных высказываний являются общими? (поставьте
крестик)
ÿ Не все книги содержат полезную информацию
ÿ Кошка является домашним животным
ÿ Все солдаты храбрые
ÿ Ни один внимательный человек не совершит оплошность
ÿ Некоторые ученики двоечники
ÿ Все ананасы приятны на вкус
ÿ Мой кот страшный забияка
ÿ Любой неразумный человек ходит на руках-
№ 4 Какие из приведенных высказывании являются частными? (поставьте
крестик)
ÿ Некоторые мои друзья собирают марки,
ÿ Все лекарства неприятны на вкус,
ÿ Некоторые лекарства приятны на вкус. 4- А - первая буква в
алфавите.
ÿ Некоторые медведи - бурые.
ÿ Тигр - хищное животное.
ÿ У некоторых змей нет ядовитых зубов.
ÿ Многие растения обладают целебными свойствами.
ÿ Все металлы проводят тепло,
№ 5 Определите истинность высказывания.
№
|
Высказывание
|
Истинность
|
1.
|
Все ребята умеют плавать.
|
Истина Ложь
|
2.
|
Киев - столица Украины.
|
Истина Ложь
|
3.
|
Некоторые кошки не любят
рыбу.
|
Истина Ложь
|
4.
|
Человек все может.
|
Истина Ложь
|
5.
|
Невозможно создать вечный
двигатель.
|
Истина Ложь
|
6.
|
Каждый человек - художник-
|
Истина Ложь
|
№ 6 Из двух простых высказываний постройте сложное высказывание,
используя логические связки <И», «ИЛИ»:
№
|
Простые высказывания
|
Сложное высказывание
|
1.
|
Все ученики изучают
математику. Все ученики изучают литературу,
|
Все ученики изучают
математику и литературу.
|
2.
|
Марина старше Светы. Оля
старше Светы.
|
|
3.
|
Одна половина класса изучает
английский язык. Вторая половина класса изучает немецкий язык.
|
|
4.
|
В кабинете есть учебники. В
кабинете есть справочники.
|
|
5.
|
Слова в этом предложении
начинаются на букву Ч- Слова в этом предложении начинаются на букву А
|
|
6.
|
Часть туристов любит чай.
Остальные туристы любят молоко.
|
|
7.
|
Синий кубик меньше
красного. Синий кубик меньше зеленого*
|
|
Задание1. Расставьте порядок логических операций в формулах
(А или В) и (не А и В)
А или В и не А
Формула
|
Высказывание
|
А и В
|
|
А и не В
|
|
не А и не В
|
|
Задание3 Составьте таблицу истинности для формулы - не А и не В
Подсказка: Алгоритм построения таблицы истинности
) Подсчитать количество переменных в логическом выражении - n
) Определить число строк в таблице m = 2 n
) Подсчитать количество логических операций в формуле.
) Установить последовательность выполнения логических операций с
учетом скобок и приоритетов.
) Определить количество столбцов в таблице: число переменных плюс
число операций.
) Выписать наборы входных переменных с учетом того, что они
представляют собой натуральный ряд n-разрядных двоичных чисел от 0 до 2 n - 1.
) Заполнить таблицу истинности по столбикам, выполняя логические
операции в соответствии с установленной последовательностью.
логический константа операция высказывание
Задание4. В табличном процессоре MS Excel создайте макрос, который генерирует таблицу
истинности из задания3
Подсказка: Запись макроса запускается из меню Сервис/Макрос/Начать запись.
Откроется панель, в которой можно задать имя макроса (в имени макроса
первым символом должна быть буква, не допускается использование пробелов) и
определить клавишу запуска макроса (необязательно). Затем нажать ОК.
С этого момента все ваши действия будут записывать в виде команд Visual Basic, пока вы не нажмете на кнопку остановить запись на
панели
Для того, чтобы запустить выполнения макроса надо выбрать меню
Сервис/Макрос/Макросы. Выбрать в открывшемся окне нужный макрос и нажать на
кнопку - Выполнить.
Задание5. Постройте
логическое выражение для схемы. _____________
Задание 6
На компьютере решить задачи из задачника по логике (файл
задачник_логика.)
Задание 6
Используя связку Если…., то…., измените высказывание
|
Высказывание
|
Если …, то….
|
1
|
Кончил дело - гуляй смело
|
|
2
|
Знакомая дорога - самая
короткая
|
|
3
|
В високосном году 366 дней
|
|
Задание 7
Запишите в виде логической формулы высказывания:
|
Высказывание
|
Обозначения
|
формула
|
1
|
Если Иванов здоров и богат,
то он здоров
|
А - В -
|
|
2
|
Если число делится на 4, то
оно делится на 2.
|
А - В-
|
|
3
|
Число является простым,
если оно делится на 1 и на себя
|
А - В - С -
|
|
Задание8.
Определите истинность формулы
(А и В) => B
Задание 9. Упростите формулы, постройте логическую схему и определите
истинность
) ( C или B) => B)
) ( C или B) <-> B.