Слайд 1
Основы математического анализа
Зарубежное регионоведение
1 курс
Сафонова Татьяна Евгеньевна, к.ф.-м.н., доцент
Слайд 2План курса
Основы математической логики и теории множеств
Матрицы и определители
Системы линейных алгебраических
уравнений (СЛАУ)
Формализация бинарных отношений и двухместных предикатов в виде графов
Слайд 3Элементы математической логики
Слайд 4Высказывания
Высказывание – всякое утверждение, о котором объективно и определенно можно сказать,
истинно оно или ложно.
Например:
«параллелограмм имеет четыре вершины»,
«число 25 делится на 5»,
«зимой день короче, чем летом».
Слайд 5Обозначения
Высказывания будем обозначать большими латинскими буквами
фиксированные высказывания – А, В,
С, …, любые высказывания – X, Y, Z,
значения истинности высказывания – 1 (истина) и 0 (ложь).
Слайд 6Формулы
Пусть заданы высказывания X1, X2,…, Xn
(их можно назвать исходными),
тогда
из них с помощью символов логических операций можно образовать выражения, или формулы.
Например, (X1∨ X2) ⇒ X3,
((X1 ∨ X2) ⇒ X3) ∧ (X1 ∧ X4) и т.п.
Слайд 7Операции над высказываниями
Отрицание
Конъюнкция
Дизъюнкция
Импликация
Эквиваленция
Слайд 8Приоритет операций
отрицание ( )
конъюнкция ( ∧ )
дизъюнкция ( ∨
)
импликация ( ⇒ )
эквиваленция ( ⇔ )
Слайд 9Отрицание
Отрицанием А (обозначается А) называется высказывание ¬ А («не А»),
которое истинно, когда ложно А, и ложно, когда А истинно.
А ¬ А
1 0
0 1
Слайд 10Конъюнкция
Конъюнкцией (от лат. conjunctio – союз, связь) высказываний А и В
называется высказывание А ∧ В
(«А и В»), истинное в том и только в том случае, когда оба высказывания А и В истинны.
Слайд 12Дизъюнкция
Дизъюнкцией (от лат. disjunctio – различие) высказываний А и В называется
высказывание А∨В
(«А или В»), ложное в том и только в том случае, когда оба высказывания А и В ложны.
Слайд 14Импликация
Импликацией (от лат. implico – тесно связаны) высказываний А и В
называется высказывание А⇒ В
(«А влечет В», «А имплицирует В», ложное в том и только в том случае, когда А истинно, а В ложно.
Еще одно обозначение импликации: А⊃В («если А, то В»).
Слайд 16Эквиваленция
Эквиваленцией высказываний А и В называется высказывание А⇔В
(«А эквивалентно В»,
«эквиваленция А и В», истинное в том и только в том случае, когда высказывания А и В оба истинны или оба ложны.
Еще одно обозначение: А ~ В («А тогда и только тогда, когда В»).
Слайд 18ТИ и ТЛ
Формула A (X1, …, Xn), принимающая для всех значений
из Bn значение 1, называется тождественно истинным (ТИ-) высказыванием, а формула, принимающая для всех значений из Bn значение 0 – тождественно ложным (ТЛ-) высказыванием.
Слайд 19Логические законы
Тождественно истинные высказывания записывают законы, так как они истинны только
в силу своей формы, независимо от содержания исходных высказываний.
Слайд 20Примеры законов
X ⇔ X закон тождества
X ∨ X закон исключенного третьего
Слайд 21
Формулы A и B называются эквивалентными (равносильными), если высказывание A ⇔
B является
ТИ-высказыванием.
Слайд 22Пример решения задачи 1
Доказать логический закон, используя таблицы истинности:
(Х⇒У)⇔ Х ∨
У
Слайд 23Шаг 1
Строим таблицу истинности для формулы, стоящей в левой части (обозначим
ее А):
Х Y А=(Х⇒Y)
1 0 0
1 1 1
0 1 1
0 0 1
Слайд 24Шаг 2
Строим таблицу истинности для формулы, стоящей в правой части (обозначим
ее В):
Х Х Y В=Х∨Y
1 0 0 0
1 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 1
Слайд 25Шаг 3
Строим таблицу истинности для формулы
А ⇔В:
Х Y А В А ⇔В
1 0 0 0 1
1 1 1 1 1
0 1 1 1 1
0 0 1 1 1
Слайд 26Шаг 4
Поскольку формула А ⇔В является тождественно истинной, закон доказан.
Слайд 27Предикат
В каждом высказывании есть подлежащее и сказуемое, т.е. объект и предикат
(свойство объекта).
Множество объектов, для которых может быть определен данный предикат, образуют поле предиката М.
Слайд 28
предикат – это функция Р(х), определенная на М со значениями «истина»
или «ложь».
Слайд 29
Если в предложении содержится утверждение о нескольких объектах и отношениях между
ними, то оно может быть записано с использованием многоместного предиката.
Например, высказывание «3 > 0» («3 больше 0») может быть формализовано не только с помощью одноместного предиката Р(х) («х > 0»), но и двухместного предиката Р(х, у) («х > y»).
Слайд 30Кванторы
Для того, чтобы характеризовать свойства не каждого отдельного объекта, а всей
их совокупности (всего поля предиката), используются кванторы.
квантор общности (обозначается ∀) и квантор существования (обозначается ∃)
Слайд 31
Переход от P(x) к ∀xP(x) называется навешиванием квантора общности по предметной
переменной x.
При этом переходе предикату P(x) ставится в соответствие высказывание ∀xP(x) (читается: «для всякого x имеет место P(x)»), которое по определению является истинным тогда и только тогда,
когда высказывание P(a) истинно для любого a∈ M.
Слайд 32
Переход от P(x) к ∃xP(x) называется навешиванием квантора существования по предметной
переменной x.
При этом переходе предикату P(x) ставится в соответствие высказывание ∃xP(x)
(читается: «существует такое x, что имеет место P(x)»), которое по определению является истинным тогда и только тогда, когда высказывание P(a) истинно хотя бы для одного a∈ M.
Слайд 33Пример
Определим на множестве N предикат P, полагая P(a)=1 тогда и только
тогда, когда a – простое.
Тогда ∀xP(x) есть высказывание «всякое натуральное число является простым» (ложное),
∃xP(x) – «существует натуральное число, являющееся простым» (истинное).
Слайд 35Множество
Множество — совокупность определенных различаемых объектов таких, что для любого объекта
можно установить, принадлежит этот объект данному множеству или нет.
Множества обозначаются прописными буквами: A, B, C ..., элементы – строчными буквами: x, y, z, …
Слайд 36Задание множеств
перечисление всех элементов множества
A= {7, 8, 9}
указание свойств элементов
множества
A={x: x — целое число и 6 < x < 10}
x ∈ A
x ∉ A
Слайд 37Операции над множествами
пересечение
объединение
разность
симметрическая разность
Слайд 38Пересечение
Пересечением множеств A и B
(обозначается A∩ B) называется множество всех
элементов, принадлежащих одновременно A и B:
A∩B={x: x ∈ A и x ∈ B}.
Слайд 39Объединение
Объединением множеств A и B (обозначается A∪B) называется множество всех элементов,
принадлежащих либо A, либо B, либо одновременно и A и B:
A∪B={x: x ∈ A или x ∈ B}.
Слайд 40Разность
Разность (дополнение) множеств A и B (записывается в виде A \
B) — множество элементов, принадлежащих A и не принадлежащих B:
A \ B ={x: x∈A и x∉B} (дополнение B до A).
Слайд 41Симметрическая разность
Симметрическая разность множеств A и B
(обозначается AΔB) определяется как:
A Δ B = (A ∪ B) \ (A ∩ B)
Слайд 42
Пустое множество (обозначается ∅) есть множество, обладающее свойством: x ∉ ∅
при любом x.
Универсальное множество (обозначается E) есть множество всех рассматриваемых в данной задаче элементов.
Слайд 43Дополнение
Дополнение множества A
(обозначается A′) определяется как
A′ = E \ A
= {x: x ∉ A}.