Логические функции и логические уравнения

Логическая переменная в алгебре логики. Логические операции: отрицание, конъюнкция, дизъюнкция, импликация, эквивалентность. Основные законы алгебры логики. Правила минимизации логической функции (избавление от операций импликации и эквивалентности).

Рубрика Математика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 16.01.2012
Размер файла 857,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Логические функции и логические уравнения

Введение

Математика является наукой, в которой все истины доказываются с помощью умозаключений.

В логических теориях описываются процессы умозаключений и законы мышления, которые позволяют из истинности одних суждений делать заключения об истинности или ложности других суждений.

Впервые в истории идеи о построении логики на математической основе были высказаны Г.В.Лейбницем в конце 17 столетий. Им были заложены основы для алгебраизации логики и построения логических исчислений. Он говорил: «Мы употребляем знаки не только для того, чтобы передать наши мысли другим лицам, но и для того, чтобы облегчить сам процесс нашего мышления».

С помощью математической логики решаются проблемы, выясняющие общие свойства математических теорий (например, проблемы непротиворечивости, полноты, разрешимости и др.).

Целью и задачей работы является рассмотрение элементов алгебры логики, логических функций и логических уравнений, а так же их решения, построением таблицы истинности и с помощью метода упрощения и разложения на части.

При этом предполагается, что вывод зависит только от способа связи входящих в него утверждений и их строения, а не от их конкретного содержания.

1. Алгебра логики

Алгебра логики -- это математический аппарат, с помощью которого записывают, вычисляют, упрощают и преобразовывают логические высказывания.

Создателем алгебры логики является живший в ХIХ веке английский математик Джордж Буль, в честь которого эта алгебра названа булевой алгеброй высказываний.

1.1 Логическая переменная

Логическая переменная в алгебре логики может принимать одно из двух возможных значений: TRUE - истина, FALSE - ложь. Эти значения в цифровой технике принято рассматривать как логическую "1" (TRUE) и логический "0" (FALSE), или как двоичные числа 1 и 0.

1.2 Функции в алгебре логики

Логическая функция - это функция логических переменных, которая может принимать только два значения : 0 или 1. В свою очередь, сама логическая переменная (аргумент логической функции) тоже может принимать только два значения : 0 или 1.

С помощью логических переменных и символов логических операций любое высказывание можно формализовать, то есть заменить логической функцией.

1.3 Логические операции

???

Отрицание

Конъюнкция

Дизъюнкция

Импликация

Эквивалентность

1.4 Законы алгебры логики

В алгебре логики выполняются следующие основные законы, позволяющие производить тождественные преобразования логических выражений:

Закон

ИЛИ

И

Переместительный (Коммутативный)

Сочетательный (Ассоциативный)

Распределительный (Дистрибутивный)

Правила де Моргана

Идемпотенции

Поглощения

Склеивания

Операция переменной с ее инверсией

Операция с константами

Двойного отрицания

Формулы склеивания (закон исключения)

Формулы поглощения

Решение логических функций и уравнений

Разнообразие логических задач очень велико. Способов их решения тоже немало. Но наибольшее распространение получили следующие три способа решения логических задач:

· средствами алгебры логики;

· табличный;

· с помощью рассуждений.

В курсовой работе рассматриваются только первые два случая решения задач.

Обычно используется следующая схема решения:

1. изучается условие задачи;

2. вводится система обозначений для логических высказываний;

3. конструируется логическая формула, описывающая логические связи между всеми высказываниями условия задачи;

4. определяются значения истинности этой логической формулы;

5. из полученных значений истинности формулы определяются значения истинности введённых логических высказываний, на основании которых делается заключение о решении.

Пример 1.

Является ли функция тождественно истинной?

Решение. Решить данную задачу можно двумя способами.

Первый способ - минимизация логической функции.

Избавимся от операций импликации и эквивалентности, заменив эти операции на комбинацию конъюнкции, дизъюнкции и инверсии.

Последовательно несколько раз применим формулы поглощения

.

Следовательно, данная функция не является тождественно-истинной.

Второй способ - построение таблицы истинности. У тождественно-истинной функции в последнем столбце таблицы истинности должны стоять все единицы.

У функции три переменные, следовательно, количество строк в таблице 23= 8. Подсчитаем количество операций и установим порядок их выполнения.

Пять логических операций, следовательно, количество столбцов в таблице истинности - 3+5=8.

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

1

0

1

1

0

1

0

1

0

1

0

0

1

0

0

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

1

0

1

0

1

1

1

0

1

0

0

1

0

1

1

1

1

0

1

0

1

Анализ построенной таблицы показывает, что существует набор входных переменных, при котором функция равна 0. Следовательно, данная функция не является тождественно-истинной.

Пример 2.

Условие изменения логической функции при одновременном изменении аргументов .

Решение: Дана логическая функция от трех переменных

.

Изменим одновременно переменные :

.

Постоим таблицу истинности для двух функций:

0

0

0

1

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

1

0

0

1

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

0

1

1

0

1

0

0

0

1

0

1

1

1

0

0

1

0

0

1

0

0

1

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

1

0

1

Анализируем полученную таблицу. Из восьми строк таблицы лишь (2-й и 3-й) функция не изменяет своего значения. Также в этих строках переменная не изменяет своего значения на противоположное, а переменные - изменяются.

Строим СКНФ функции по этим строкам:

.

Ответ: .

Пример 3.

Условие изменения логической функции при одновременном изменении аргументов .

Решение: Дана логическая функция от трех переменных

. Изменим одновременно переменные : .

Постоим таблицу истинности для двух функций:

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

1

0

0

1

1

0

1

0

1

1

0

0

0

1

0

1

1

0

1

1

1

0

0

0

1

1

0

1

1

1

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

1

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

1

0

1

Анализируем полученную таблицу. Из восьми строк таблицы лишь (1-й и 6-й) функция не изменяет своего значения. Также в этих строках переменная не изменяет своего значения на противоположное, а переменные - изменяются.

Строим СКНФ функции по этим строкам:

.

Ответ: .

Пример 4.

Условие изменения логической функции при одновременном изменении аргументов .

Решение: Дана логическая функция от трех переменных

. Изменим одновременно переменные : .

Постоим таблицу истинности для двух функций:

0

0

0

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

0

1

1

1

0

0

1

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

0

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

0

1

0

0

0

1

1

0

0

0

1

0

1

1

0

1

0

1

0

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

1

1

0

0

1

0

1

1

1

1

0

0

0

1

0

0

0

1

1

Анализируем полученную таблицу. Из восьми строк таблицы лишь (1-й и 4-й) функция не изменяет своего значения. Также в этих строках переменная не изменяет своего значения на противоположное, а переменные - изменяются.

Строим СКНФ функции по этим строкам:

.

Ответ: .

Пример 5.

Условие изменения логической функции при одновременном изменении аргументов .

Решение: Дана логическая функция от трех переменных

. Изменим одновременно переменные : .

Постоим таблицу истинности для двух функций:

0

0

0

1

1

1

0

1

0

0

1

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

0

0

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

0

1

1

0

1

1

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

1

0

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

1

0

0

0

0

0

Анализируем полученную таблицу. Из восьми строк таблицы лишь (1-й и 4-й) функция не изменяет своего значения. Также в этих строках переменная не изменяет своего значения на противоположное, а переменные - изменяются.

Строим СДНФ функции по этим строкам:

Ответ: .

Пример 6.

Найти корень логического уравнения: .

Первый способ решения - построение таблицы истинности. Построим таблицы истинности правой и левой части уравнения и посмотрим, при каком X, значения в последних столбцах этих таблиц совпадут.

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

0

1

0

1

0

0

0

1

0

1

0

1

1

0

1

1

1

0

1

0

0

0

0

1

0

1

1

0

1

0

1

1

1

0

1

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

1

0

1

0

0

0

1

0

0

1

0

0

1

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

0

1

0

0

1

0

0

1

1

0

1

1

0

0

1

1

1

0

1

0

1

0

1

1

1

1

0

1

0

Сравним полученные таблицы истинности и выберем те строки, в которых значения и совпадут.

0

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

0

1

0

0

1

1

0

0

1

0

0

1

1

1

0

1

0

1

1

1

0

0

0

1

1

1

1

0

Перепишем только выбранные строки, оставив только столбцы аргументов. Посмотрим на переменную Х как на функцию от A и B .

0

0

0

0

1

1

1

0

0

1

1

0

Очевидно, что .

Второй способ решения - заменить знак равенства в уравнении на знак эквиваленции, а затем упростить полученное логическое уравнение.

Для облегчения дальнейшей работы предварительно упростим правую и левую части логического уравнения и найдем их отрицания:

Заменим в нашем логическом уравнении знак равенства на знак эквивалентности:

=

Перегруппируем логические слагаемые данного выражения, вынеся за скобку множители X и .

Обозначим , тогда

.

Следовательно, что логическое уравнение имеет решение:

.

Ответ:

Пример 7.

Найти корень логического уравнения:

.

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

1

1

0

0

1

0

1

1

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

0

1

1

0

0

1

0

1

1

1

1

0

1

1

0

Первый способ решения - построение таблицы истинности. Построим таблицы истинности правой и левой части уравнения и посмотрим, при каком X, значения в последних столбцах этих таблиц совпадут.

.

0

0

0

1

0

1

0

0

0

1

1

0

1

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

1

0

1

0

1

0

0

0

1

0

1

1

0

1

0

1

1

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

1

1

0

1

0

Сравним полученные таблицы истинности и выберем те строки, в которых значения и совпадут.

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

0

1

1

1

0

1

0

0

0

1

1

0

1

0

0

1

1

0

1

0

1

1

1

0

0

Перепишем только выбранные строки, оставив только столбцы аргументов. Посмотрим на переменную Х как на функцию от A и B .

0

0

1

0

1

0

1

0

1

1

1

1

Очевидно, что .

Второй способ решения - заменить знак равенства в уравнении на знак эквиваленции, а затем упростить полученное логическое уравнение.

Для облегчения дальнейшей работы предварительно упростим правую и левую части логического уравнения и найдем их отрицания:

.

Заменим в нашем логическом уравнении знак равенства на знак эквивалентности:

Обозначим через , тогда

.

Следовательно, что логическое уравнение имеет решение:

.

Ответ:

Пример 8.

Найти корень логического уравнения:

.

Первый способ решения - построение таблицы истинности. Построим таблицы истинности правой и левой части уравнения и посмотрим, при каком X, значения в последних столбцах этих таблиц совпадут.

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

1

1

0

1

0

1

0

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

0

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

0

1

0

0

1

1

0

1

0

1

1

1

0

1

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

0

логика алгебра минимизация функция

Сравним полученные таблицы истинности и выберем те строки, в которых значения и совпадут.

0

0

0

1

0

0

0

1

1

1

0

1

0

0

0

0

1

1

1

0

1

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

0

1

1

1

0

0

Перепишем только выбранные строки, оставив только столбцы аргументов. Посмотрим на переменную Х как на функцию от A и B .

0

0

1

0

1

0

1

0

1

1

1

1

Очевидно, что .

Второй способ решения - заменить знак равенства в уравнении на знак эквиваленции, а затем упростить полученное логическое уравнение.

Для облегчения дальнейшей работы предварительно упростим правую и левую части логического уравнения и найдем их отрицания:

Заменим в нашем логическом уравнении знак равенства на знак эквивалентности:

Обозначим через , тогда

.

Следовательно, что логическое уравнение имеет решение:

.

Ответ:

Пример 9.

Найти корень логического уравнения:

.

Первый способ решения - построение таблицы истинности. Построим таблицы истинности правой и левой части уравнения и посмотрим, при каком X, значения в последних столбцах этих таблиц совпадут.

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

0

1

1

0

1

0

1

1

0

1

0

1

1

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

0

1

1

0

1

0

1

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

0

1

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

1

1

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

0

1

1

0

0

0

1

1

1

1

1

1

0

Сравним полученные таблицы истинности и выберем те строки, в которых значения и совпадут.

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

1

1

0

1

1

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

0

Перепишем только выбранные строки, оставив только столбцы аргументов. Посмотрим на переменную Х как на функцию от A и B .

0

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

0

Очевидно, что .

Второй способ решения - заменить знак равенства в уравнении на знак эквиваленции, а затем упростить полученное логическое уравнение.

Для облегчения дальнейшей работы предварительно упростим правую и левую части логического уравнения и найдем их отрицания:

Заменим в нашем логическом уравнении знак равенства на знак эквивалентности:

Обозначим через , тогда

.

Следовательно, что логическое уравнение имеет решение:

.

Ответ:

Пример 10.

Найти корень логического уравнения:

Первый способ решения - построение таблицы истинности. Построим таблицы истинности правой и левой части уравнения и посмотрим, при каком X, значения в последних столбцах этих таблиц совпадут.

0

0

0

1

0

1

0

0

0

0

1

0

1

1

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

0

1

1

0

1

1

0

0

1

0

1

0

0

1

0

1

1

0

1

0

0

1

1

0

1

0

0

1

1

1

1

1

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

0

1

0

0

1

1

0

0

0

1

1

0

1

0

1

1

1

0

0

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

Сравним полученные таблицы истинности и выберем те строки, в которых значения и совпадут.

0

0

0

0

1

0

0

1

1

1

0

1

0

1

0

0

1

1

1

1

1

0

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

0

1

0

1

1

1

0

0

Перепишем только выбранные строки, оставив только столбцы аргументов. Посмотрим на переменную Х как на функцию от A и B .

0

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

Очевидно, что .

Второй способ решения - заменить знак равенства в уравнении на знак эквиваленции, а затем упростить полученное логическое уравнение.

Для облегчения дальнейшей работы предварительно упростим правую и левую части логического уравнения и найдем их отрицания:

Заменим в нашем логическом уравнении знак равенства на знак эквивалентности:

Обозначим через , тогда

.

Следовательно, что логическое уравнение имеет решение:

.

Ответ:

Заключение

В курсовой работе были рассмотрены решения логических функций и уравнений с помощью двух основных методов: 1) построением таблицы истинности; 2) упрощением и разбиением на части. В результате проделанной работы можно сделать следующий вывод, что эти методы являются более рациональными и удобными при решении данных задач.

Первый способ позволяет выделить из класса формул всегда истинные формулы и всегда ложные формулы, установить отношение логического следования между формулами, их эквивалентность.

Преимуществом второго способа является то, что при помощи простых выражений можно упростить сложные утверждения и проверить их истинность.

Список литературы

1. Лапшева Е.Е. Элементы математической логики - Саратов, 2007.

2. Тесты ЕГЭ по информатики.

3. http://www.sgu.ru/files/nodes/14429/log.pdf

4. http://www.examen.ru/

5. http://localhost/C:/DOCUME~1/9335~1/LOCALS~1/Temp/Rar$EX48.515/algebra.htm

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Логические константа и переменная. Последовательность выполнения логических операций в логических формулах. Логическая информация и основы логики. Общие, частные и единичные высказывания. Старшинство логических операций. Импликация и эквивалентность.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 27.04.2013

  • Системы цифровой обработки информации. Понятие алгебры Буля. Обозначения логических операций: дизъюнкция, конъюнкция, инверсия, импликация, эквивалентность. Законы и тождества алгебры Буля. Логические основы ЭВМ. Преобразование структурных формул.

    презентация [554,8 K], добавлен 11.10.2014

  • Основные аксиомы и тождества алгебры логики. Аналитическая форма представления булевых функций. Элементарные функции алгебры логики. Функции алгебры логики одного аргумента и формы ее реализации. Свойства, особенности и виды логических операций.

    реферат [63,3 K], добавлен 06.12.2010

  • Элементы алгебры, логические операции над высказываниями. Получение логических следствий из данных формул и посылок для данных логических следствий. Необходимые и достаточные условия. Анализ и синтез релейно-контактных схем. Логические следствия и формы.

    дипломная работа [295,2 K], добавлен 11.12.2010

  • Операции над логическими высказываниями: булевы функции и выражение одних таких зависимостей через другие. Пропозициональные формулы и некоторые законы логики высказываний. Перевод выражений естественного языка на символическую речь алгебры логики.

    контрольная работа [83,3 K], добавлен 26.04.2011

  • История возникновения булевой алгебры, разработка системы исчисления высказываний. Методы установления истинности или ложности сложных логических высказываний с помощью алгебраических методов. Дизъюнкция, конъюнкция и отрицание, таблицы истинности.

    презентация [1,9 M], добавлен 22.02.2014

  • Степень истинности или ложности высказывания. Операции над нечеткими высказываниями. Отрицание, конъюнкция, дизъюнкция, импликация и эквивалентность высказываний. Типы лингвистических высказываний. Множество нечетких продукций и входных переменных.

    лекция [23,6 K], добавлен 15.10.2013

  • Основные понятия алгебры логики. Дизъюнктивные и конъюнктивные нормальные формы. Сущность теоремы Шеннона. Булевы функции двух переменных. Последовательное и параллельное соединение двух выключателей. Свойства элементарных функций алгебры логики.

    контрольная работа [345,3 K], добавлен 29.11.2010

  • Основы формальной логики Аристотеля. Понятия инверсии, конъюнкции и дизъюнкции. Основные законы алгебры логики. Основные законы, позволяющие производить тождественные преобразования логических выражений. Равносильные преобразования логических формул.

    презентация [67,8 K], добавлен 23.12.2012

  • Алгебра логики, булева алгебра. Алгебра Жегалкина, педикаты и логические операции над ними. Термины и понятия формальных теорий, теорема о дедукции, автоматическое доказательство теорем. Элементы теории алгоритмов, алгоритмически неразрешимые задачи.

    курс лекций [652,4 K], добавлен 29.11.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.