Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
математическая логика.docx
Скачиваний:
16
Добавлен:
08.07.2019
Размер:
181.46 Кб
Скачать

X,y,z, . . . Или их отрицаний.

Пример. B = Y Y Z Y X

Отметим, что в формуле A входит буква Y вместе со своим отрицанием

Y . Придадим любые значения И, Л буквам X, Y,Z в формуле A. Тогда

одно из значений Y или Y в A будет истинно. Поэтому значение форму-

лы A всегда равно И. Следовательно, A является тождественно истинной

формулой.

ТЕОРЕМА 1 Элементарная дизъюнкция является тождествен-

но истиной, тогда и только тогда, когда в нее входит некоторая

буква вместе со своим отрицанием.

Доказательство. Предположим, что в элементарную дизъюнкцию A вхо-

дит некоторая буква вместе со своим отрицанием. Как и выше получим,

что A—тождественно истинна.

Обратно, пусть A—тождественно истинна. Предположим противное,

что в A нет буквы, входящей вместе со своим отрицанием. Построим на-

бор значений букв, при которых A ложна, это противоречит условию и

завершит доказательство. Правило построения набора следующее. Про-

сматриваем слева направо буквы в формуле A. Если буква входит в фор-

мулу без отрицания, то присваиваем ей значение Л, если с отрицанием –

значение И. Тогда значение формулы A имеет вид ЛЛ. . .Л и рав-

но Л. Заметим, что осуществимость процедуры присваивания возможна

лишь тогда, когда в A нет буквы, входящей вместе со своим отрицанием.

Иначе, нам пришлось бы одной и тойже букве присваивать одновременно

значение Ии значение Л. Теорема доказана.

ТЕОРЕМА 2 Элементарная конъюнкция является тождествен-

но ложной, тогда и только тогда, когда в нее входит некоторая

буква вместе со своим отрицанием.

Доказательство. Предположим, что в элементарную конъюнкцию A вхо-

дит некоторая буква вместе со своим отрицанием. Очевидно, чтоA– тож-

дественно ложная формула.

Обратно, пусть A тождественно ложна. Предположим противное, в A

нет буквы, входящей вместе со своим отрицанием. Найдем набор значе-

ний букв, при которых A истинна, это противоречит условию. Просмат-

риваем слева направо буквы в формуле A. Если буква входит в формулу

без отрицания, то присваиваем ей значение И, если с отрицанием – зна-

чение Л. Тогда значение формулы A имеет вид ИИ. . .Ии, поэтому,

равно И, противоречие. Теорема доказана.

Напомним определение равносильности формул.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ 4 Две формулы A и B называются равносильны-

ми, если при любом наборе значений переменных, входящих в эти

формулы, истинностные значения формул A и B равны.

Если формулы A и B равносильны, то записываем A B.

Приведем основные законы, связанные с равносильностью формул,

полученные во вводном курсе математики.

ТЕОРЕМА 3 Пусть A, B, C произвольные формулы алгебры вы-

сказываний. Тогда справедливы следующие утверждения:

1. A A A,

2. A A A,

_

свойства идемпотентности

3. A B B A,

4. A B B A,

_

свойства коммутативности

5. A (B C) (A B) C,

6. A (B C) (A B) C,

_

свойства ассоциативности

7. A (B C) (A B) (A C),

8. A (B C) (A B) (A C),

_

свойства дистрибутивности

12

9. (A B) AB,

10. (A B) AB,

_

свойства де Моргана

11. (A) A, свойство двойного отрицания

12. A B B A, свойство контрапозиции

13. A B A B,

14. A B (A B) (B A),

Как в математике, так и в обычной речи можно заменять высказывание

на равносильное. Например, можно сказать «неверно, что 3 больше 1 и

11 делится на 2», или сказать «неверно, что 3 больше 1 или неверно, что

11 делится на 2».Мы применили равносильность вида (9).

Мы можем заменить произвольную формулу X на равносильную фор-

мулу Y , в котором есть только следующие логические знаки: , и .

Для этого выполним следующие преобразования формулы X.

1. Заменим любую часть A B в формуле X на (A B) (B A)

по (14). Получится равносильная с X формула без знака.

2. Заменим любую часть A B на A B и избавимся от знака.

Итак, в алгебре высказываний обойтись только следующими логически-

ми знаками: , и .

ОПРЕДЕЛЕНИЕ 5 Конъюнктивной нормальной формой (КНФ)

для формулы X называется равносильная ей формула Y , являюща-

яся конъюнкцией элементарных дизъюнкций.

Укажем способ для получения конъюнктивной нормальной формы для

формулы X. Избавимся, как было сказано выше, от знаков, отличных от

∨, и . С помощью дистрибутивных законов и законов (A B)

AB , (AB) AB и ¬¬A A постепенно преобразуем X и

промежуточные формулы к виду X1 X2. Проделав тоже самое с X1, X2

и их частями мы получим конъюнкцию элементарных дизъюнкций.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ 6 Дизъюнктивной нормальной формой (ДНФ)

для формулы X называется равносильная ей формула Y , являюща-

яся дизъюнкцией элементарных конъюнкций.

13

Рассмотрим способ для получения дизъюнктивной нормальной формой

для формулы X. Как и выше избавимся вначале от знаков, отличных от

∨, и . Затем преобразуем X и промежуточные формулы к видуX1X2.

Проделав это несколько раз, получим дизъюнкцией элементарных конъ-

юнкций. Можно привести и более строгое доказательство индукцией по

числу букв в формуле X.

Теперь можно получить критерий тождественно истинной и тожде-

ственно ложной формулы.

ТЕОРЕМА 4 ФормулаX является тождественно истинной, то-

гда и только тогда, когда в ее КНФ каждая элементарная дизъ-

юнкция имеет вхождение некоторой буквы вместе со своим отри-

цанием.

Доказательство. Предположим, что X1 — КНФ для формулы X и X1 =

Y Z . . ., где Y,Z, . . . – элементарные дизъюнкции.

Если каждая элементарная дизъюнкция Y,Z, . . . имеет вхождение

некоторой буквы вместе со своим отрицанием, то при любом значении

букв, входящих в A, значения Y,Z, . . . равны И. Тогда значения X1 и X

равны И.

Обратно, пусть формула X тождественно истинна.

Тогда элементарные дизъюнкции Y,Z, . . . также тождественно истин-

ны и, поэтому, имеют вхождение некоторой буквы вместе со своим отри-

цанием. Теорема доказана.

Аналогично получаем критерий тождественно тождественно ложной

формулы.

ТЕОРЕМА 5 ФормулаX являетсятождественно ложной,тогда

и только тогда, когда в ее ДНФ каждая элементарная конъюнк-

ция имеет вхождение некоторой буквы вместе со своим отрица-

нием.