Слайд 1Алгебра логики
Учитель физики, математики, информатики
Цапов О. В.
с. Александров-Гай, 2009 г.
Слайд 21. Формы мышления
В основе современной логики лежат учения, созданные ещё древнегреческими
мыслителями, хотя первые учения о формах и способах мышления возникли в Древнем Китае и Индии. Основоположником формальной логики является Аристотель, который впервые отделил логические формы мышления от его содержания.
Слайд 3Логика – это наука о формах и способах мышления. Это учение
о способах рассуждений и доказательств.
Законы мира, сущность предметов, общее в них мы познаём посредством абстрактного мышления. Логика позволяет строить формальные модели окружающего мира, отвлекаясь от содержательной стороны.
Мышление всегда осуществляется через понятия, высказывания и умозаключения.
Слайд 4Понятие – это форма мышления, которая выделяет существенные признаки предмета или
класса предметов, позволяющие отличать их от других.
Пример 1.
Прямоугольник, проливной дождь, компьютер.
Слайд 5Высказывание – это формулировка своего понимания окружающего мира. Высказывание является повествовательным
предложением, в котором что-либо утверждается или отрицается.
По поводу высказывания можно сказать, истинно оно или ложно. Истинным будет высказывание, в котором связь понятий правильно отражает свойства и отношения реальных вещей. Ложным высказыванием будет в том случае, когда оно противоречит реальной действительности.
Высказывание не может быть выражено повелительным или вопросительным предложением, так как оценка их истинности или ложности невозможна.
Слайд 6Пример 2.
Истинное высказывание:
«Буква «а» - гласная».
Ложное высказывание:
«Компьютер был изобретён
в середине XIX века».
Слайд 7Упражнение 1.
Какие из предложений являются высказываниями? Определите их истинность.
Какой длины эта
лента?
Прослушайте сообщение.
Делайте утреннюю зарядку!
Назовите устройство ввода информации.
Кто отсутствует?
Париж – столица Англии.
Число 11 является простым.
4 + 5 = 10.
Без труда не вытащишь и рыбку из пруда.
Сложите числа 2 и 5.
Все медведи – бурые.
Чему равно расстояние от Москвы до Ленинграда.
Слайд 8Умозаключение – это форма мышления, с помощью которой из одного или
нескольких суждений может быть получено новое суждение (знание или вывод).
Умозаключение позволяет на основе известных фактов, выраженных в форме суждений, получать новое знание.
Слайд 9Пример 3.
Дано высказывание: «Все углы равнобедренного треугольника равны».
Получить высказывание «Этот треугольник
равносторонний» путём умозаключений.
Пусть основанием треугольника является сторона с. Тогда а=b. Так как в треугольнике все углы равны, следовательно, основанием может быть любая другая сторона, например, а. Тогда b=с. Следовательно а=b=с. Треугольник равносторонний.
Слайд 102. Логические выражения и операции
Алгебра – это наука об общих операциях,
аналогичных сложению и умножению, которые выполняются не только над числами, но и над другими математическими объектами, в том числе и над высказываниями. Такая алгебра называется алгеброй логики. Алгебра логики отвлекается от смысловой содержательности высказываний и принимает во внимание только истинность или ложность высказывания.
Слайд 11Логическая переменная – это простое высказывание, содержащее только одну мысль. Её
символическое обозначение – латинская буква (например, A, B, X, Y и т.д.). Значением логической переменной могут быть только константы ИСТИНА (1) и ЛОЖЬ (0).
Можно определить понятия логической переменной, логической функции и логической операции.
Слайд 12Составное высказывание – логическая функция, которая содержит несколько простых мыслей, соединённых
между собой с помощью логических операций. Её символическое обозначение – F (A, B, …).
На основании простых высказываний могут быть построены составные высказывания.
Логические операции – логическое действие.
Слайд 13Рассмотрим три базовые логические операции – конъюнкцию, дизъюнкцию и отрицание и
дополнительные – импликацию и эквивалентность.
Слайд 14Если составное высказывание (логическую функцию) выразить в виде формулы, в которую
войдут логические переменные и знаки логических операций, то получится логическое выражение, значение которого можно вычислить. Значением логического выражения могут быть только ЛОЖЬ или ИСТИНА. При составлении логического выражения необходимо учитывать порядок выполнения логических операций, а именно:
Действия в скобках;
Инверсия, конъюнкция, дизъюнкция, импликация, эквивалентность.
Слайд 15Пример 4.
Записать в виде логического выражения следующее высказывание: «Летом Петя поедет
в деревню и, если будет хорошая погода, то он пойдёт на рыбалку».
Проанализируем составное высказывание. Оно состоит из следующих простых высказываний: «Петя поедет в деревню», «Будет хорошая погода», «Он пойдёт на рыбалку». Обозначим их через логические переменные:
А = Петя поедет в деревню;
B = Будет хорошая погода;
С = Он пойдёт на рыбалку.
2. Запишем высказывание в виде логического выражения, учитывая порядок действий. Если необходимо, расставим скобки:
F = A & (B→C).
Слайд 16Упражнение 2.
Есть два простых высказывания:
А – «Число 10 – чётное»;
В –
«Волк – травоядное животное».
Составьте из них все возможные составные высказывания и определите их истинность.
Слайд 17Упражнение 3.
Запишите следующие высказывания в виде логических выражений:
Число 17 нечётное и
двузначное.
Неверно, что корова – хищное животное.
Тише едешь – дальше будешь.
Решение:
А – «Число 17 – нечётное», В – «Число 17 – двузначное»
А & В
2. А – «Корова – хищное животное»
¬ А
3. А – «Тише едешь», В – «Дальше будешь»
А → В
Слайд 183. Таблицы истинности
Логическое умножение (конъюнкция) и логическое сложение (дизъюнкция)
Слайд 20Пример 5.
«2∙2=4 и 3∙3=10»; F=А&В=0
«2∙2=4 или
3∙3=10»; F=АvВ=1
«2∙2≠4»; F=¬А=0
Слайд 21Логическое следование (импликация)
Составное высказывание, образованное с помощью операции логического следования (импликации),
ложно тогда и только тогда, когда из истинной предпосылки (первого высказывания) следует ложный вывод (второе высказывание).
Слайд 22Логическое равенство (эквивалентность)
Составное высказывание, образованное с помощью логической операции эквивалентности истинно
тогда и только тогда, когда оба высказывания одновременно либо ложны, либо истинны.
Слайд 234. Логические законы и правила преобразования логических выражений
Законы логики отражают наиболее
важные закономерности логического мышления. В алгебре высказываний законы логики записываются в виде формул, которые позволяют проводить эквивалентные преобразования логических выражений.
Слайд 241. Закон тождества
А = А
Всякое высказывание тождественно самому себе.
2. Закон непротиворечия
А
& ¬А = 0
Логическое произведение высказывания и его отрицания является ложным.
Слайд 253. Закон исключённого третьего
А v ¬А = 1
Логическое сложение высказывания и
его отрицания является истинным.
4. Закон двойного отрицания
¬(¬А) = А
Двойное отрицание некоторого высказывания равно исходному высказыванию.
Слайд 265. Законы де Моргана
¬(АvВ) = ¬А & ¬В
¬(А&В) = ¬А v
¬В
6. Закон коммутативности
А&В = В&А
АvВ = ВvА
Слайд 277. Закон ассоциативности
(А&В)&С = А&(В&С)
(АvВ)vС = Аv(ВvС)
Если в логическом выражении используются
только операции логического умножения или только операция логического сложения, то можно пренебрегать скобками или произвольно их расставлять.
Слайд 288. Закон дистрибутивности
(А&В)v(А&С) = А&(ВvС)
(АvВ)&(АvС) = Аv(В&С)
В отличие от обычной алгебры,
в алгебре высказываний можно выносить за скобки как общие множители, так и общие слагаемые.
Слайд 29Пример 6.
Упростить логическое выражение:
(А & В) v (А & ¬В).
1. Воспользуемся
законом дистрибутивности и вынесем за скобки А:
(А & В) v (А & ¬В) = А & (В v ¬В).
2. По закону исключённого третьего В v ¬В = 1, следовательно:
А & (В v ¬В) = А & 1 = А.
Слайд 30Самостоятельная работа
Вариант № 1 - 2
Соедините правильные определения или обозначения:
Логика
Дизъюнкция
Импликация
Высказывание
Инверсия
Алгебра логики
Конъюнкция
Логическая константа
Эквивалентность
А→В
Логическое сложение
Наука о формах и способах мышления
Логическое отрицание
ИСТИНА и ЛОЖЬ
А↔В
&
Наука об операциях над высказываниями
Повествовательное предложение, в котором что-либо утверждается или отрицается
Слайд 31Вариант № 1
2. Даны высказывания: А={3∙3=9}, В={3∙3=10}. Определите истинность высказываний:
1) А; 4) В;
2) ¬В; 5) ¬А;
3) А&В; 6) АvВ.
Заполните таблицу:
Вариант № 2
2. Даны высказывания: А={5+7=13}, В={5+7=12}. Определите истинность высказываний:
1) А; 4) В;
2) ¬В; 5) ¬А;
3) А&В; 6) АvВ.
Заполните таблицу:
Самостоятельная работа