离散数学数理逻辑共87张课件.ppt
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1、离 散 数 学,杨 敏 yangmwhu.edu武汉大学国际软件学院,1,离 散 数 学杨 敏 1,教材与参考资料,教材: 离散数学 (第2版),屈婉玲、耿素云、张立昂编,清华大学出版社参考资料:离散数学,刘玉珍、刘咏梅编,武汉大学出版社Discrete Mathematical Structures(Sixth Edition), Bernard Kolman, Fobert C. Busby and Sharon Ross ,高等教育出版社有影印版、译本Discrete Mathematics and Its Applications(Sixth Edition),美Kenneth H.
2、Rosen,机械工业出版社影印版、译本,2,教材与参考资料教材:2,课程主要内容,数理逻辑集合论图论代数系统*,3,课程主要内容数理逻辑3,目的、意义和要求,研究内容:离散量的结构及其相互间的关系。意义:计算机科学的理论基础。目的:打基础必备的数学知识培养抽象思维能力、逻辑推理能力教学内容:第1-7 章重点第9、14章备选第8、11章自学第10、12、13章不要求,4,目的、意义和要求研究内容:离散量的结构及其相互间的关系。4,学习要求,1、课堂要求: 按时上课 认真听讲2、课外要求: 复习(每次课后,安排半个小时) 认真、按时完成作业(每次课后,安排1个小时),5,学习要求1、课堂要求:5,
3、学习考查方法,1、出勤率:10% 不定期检查出勤情况2、作业完成情况:10% 对作业完成情况进行登记3、课堂测验 + 期中考试:20% 共 5 次4、期末考试(闭卷):60%,6,学习考查方法1、出勤率:10%6,第一篇 数理逻辑第1章 导 论,数理逻辑的概念数理逻辑的发展简史数理逻辑的地位和作用,7,第一篇 数理逻辑第1章 导 论数理逻辑的概念7,(1)定义,1.1 数理逻辑的概念,数理逻辑是采用数学方法研究抽象思维推理规律(形式推理)的一门科学。命题逻辑是数理逻辑的基本组成部分之一推理的基本要素是命题把命题作为基本单位来分析,符号化,研究公式间的关系,推导、演算,8,(1)定义1.1 数理
4、逻辑的概念 数理逻辑是采用数学,(2)方法,引入一套数学符号系统来进行研究,强调推理过程中前提和结论之间的形式关系。,例:A、B、C、D4人做百米竞赛,观众甲、乙、丙预报比赛结果的名次为:甲:C第一,B第二乙:C第二,D第三丙:A第二,D第四比赛结束后发现甲乙丙每人报告的情况都各对一半,试问实际名次如何?,1.引入pi,qi,ri,si分别表示“A排名第i,B排名第i ,C排名第i ,D排名第i”2. 给出个命题之间的关系 (1)(r1 q2) (r1 q2) 1 (2)(r2 s3) (r2 s3) 1 (3)(p2 s4) (p2 s4) 13.通过演算规则,得出结果,9,(2)方法 引入
5、一套数学符号系统来进行研究,强调推理过,(3)内容,谓词逻辑,命题逻辑,10,(3)内容谓词逻辑命题逻辑10,(4)分支,模型论,证明论,公理集合论,递归论,11,(4)分支模型论证明论公理集合论递归论11,1.2 数理逻辑的发展简史,创立阶段,起源阶段,完善阶段,发展历史,12,1.2 数理逻辑的发展简史创立阶段起源阶段完善阶段 发展历,起源阶段,德国数学家、哲学家 G.Leibniz(16461716),提出建立一种普遍的符号语言,利用符号语言进行思维演算的设想。,13,起源阶段 德国数学家、哲学家 G.Leibniz(1,创立阶段,英国数学家 G.Bool于1847年发表逻辑的数学分析,
6、创建一套表示逻辑推理的基本符号以及符号的运算规律,建立了布尔代数。,德国数学家 G.Frege于1879年在概念的演算一书中引进谓词符号和量词符号,创建第一个比较严格的逻辑演算系统。,14,创立阶段 英国数学家 G.Bool于1847年发表,完善阶段,英国逻辑学家 A.N.Witehead和B.Russel于1910将当时的数理逻辑写入了数学原理中,使数理逻辑成为了一门专门的学科。,20 世纪 30 年代,由于众多科学家的努力,衍生出许多新的分支,如:直觉主义逻辑、多值逻辑、组合逻辑等。,15,完善阶段 英国逻辑学家 A.N.Witehead和B,1.3 数理逻辑的地位和作用,1、计算机科学的
7、重要的理论基础之一;2、对数学、计算机科学、人工智能、语言学、控制论等诸多学科产生深远的影响。3、在计算机科学中的应用:软件、硬件设计,16,1.3 数理逻辑的地位和作用1、计算机科学的重要的理论基础,第2章 命题逻辑,2.1 命题逻辑基本概念 2.2 命题逻辑等值演算 2.3 范式2.4 命题逻辑推理理论,17,第2章 命题逻辑2.1 命题逻辑基本概念 17,2.1 命题逻辑基本概念,2.1.1 命题与联结词命题与真值(简单命题, 复合命题)联结词(, , , , ) 2.2.2 命题公式及其分类命题公式及其赋值真值表命题公式的分类,18,2.1 命题逻辑基本概念 2.1.1 命题与联结词1
8、8,2.1.1 命题与联结词,1、命题及相关概念(1)命题的定义,两者必居其一且只居其一二值逻辑,命题定义的理解:从两个方面把握这个概念(1)陈述句;(2)真值唯一性(注意:真值可能目前还不知道答案)。,命题:一个具有真假意义的陈述句。,什么是真值:只包含真/假两个值的量。 T/1真 F/0假,19,2.1.1 命题与联结词1、命题及相关概念两者必居其一且只,注意:(1) 感叹句、祈使句、疑问句都不是命题 (2)陈述句中的悖论以及判断结果不唯一确定的也不是命题,20,注意:(1) 感叹句、祈使句、疑问句都不是命题20,中国的首都在北京。1+1=10请开门!x+y=1明年10月1日是晴天。本命题
9、是假的。李红既学英语又学日语。,例1 判断下列个自然语言是否是命题,21,中国的首都在北京。例1 判断下列个自然语言是否是命题21,(2)几个基本概念 真命题与假命题 命题变元与命题常元,真命题: 真值为真的命题 假命题: 真值为假的命题,若p即可以表示真命题,又可以表示假命题,则称p为命题变元。 T永远表示真命题,F表示假命题,称T和F为命题常元。,22,(2)几个基本概念 真命题: 真值为真的命题 若p即,例2,真命题,假命题,真值不确定,疑问句,感叹句,祈使句,悖论,(1),(2),(5)是命题, (3),(4),(6)(8)都不是命题,真值确定, 但未知,下列句子中哪些是命题?并指出命
10、题的真值。 (1) 北京是中华人民共和国的首都.(2) 2 + 5 8.(3) x + 5 3.(4) 你会开车吗?(5) 2050年元旦北京是晴天.(6) 这只兔子跑得真快呀!(7) 请关上门!(8) 我正在说谎话.,23,例2真命题假命题真值不确定疑问句感叹句祈使句悖论(1),(2,(1)简单命题与复合命题(2)联结词的定义(3)联结词的优先级,2.联接词,24,(1)简单命题与复合命题2.联接词24,(1)简单命题与复合命题,简单命题(原子命题):简单陈述句构成的命题。简单命题的符号化:用p, q, r, ,pi,qi,ri (i1)表示 用“1”表示真,用“0”表示假复合命题:由简单命
11、题通过联结词联结而成的陈述句。 例如 如果明天天气好, 我们就出去郊游 设p:明天天气好, q:我们出去郊游, 如果p, 则q 又如 张三一面喝茶一面看报 设p:张三喝茶, q:张三看报, p并且q,25,(1)简单命题与复合命题简单命题(原子命题):简单陈述句构成,(2)联结词的定义,否定词(),定义2.1 设p为命题,复合命题 “非p”(或 “p的否定”)称为p的否定式,记作p,符号称作否定联结词, 并规定p为真当且仅当 p为假。,例如 p:2是合数, p: 2不是合数。p为假, p为真。,26,(2)联结词的定义否定词()定义2.1 设p为命题,复合命,合取词( ),定义2.2 设p,q
12、为二命题, 复合命题“p并且q”(或“p与q”)称为p与q的合取式, 记作pq, 称作合取联结词, 并规定 pq为真当且仅当 p与q同时为真.,例如 p:2是偶数, q: 2是素数, pq: 表示的含义是2是偶素数。 因为p为真, q也为真,所以 pq为真。,27,合取词( )定义2.2 设p,q为二命题, 复合命题“p,例3 将下列命题符号化.,解:记 p:王晓用功, q:王晓聪明,(1) pq,(2) pq,(3) qp,(4) 记 r: 张辉是三好生, s: 王丽是三好生, rs,(5) 简单命题, 记 t: 张辉与王丽是同学,(1) 王晓既用功又聪明.(2) 王晓不仅聪明,而且用功.(
13、3) 王晓虽然聪明,但不用功.(4) 张辉与王丽都是三好生.(5) 张辉与王丽是同学.,28,例3 将下列命题符号化. 解:记 p:王晓用功, q,析取词(),定义2.3 设 p、q为命题,复合命题“p或q”称作p与q的析取式,记作pq, 称作析取联结词, 并规定pq为假当且仅当p与q同时为假。,例如 张三和李四至少有一人会英语设 p:张三会英语, q:李四会英语, 符号化为pq。,29,析取词()定义2.3 设 p、q为命题,复合命题“p或q”,相容或与排斥或,析取词表示的是相容或,即 p 和 q 均为真时 (p q)亦为真,而与之对应的还有一个是排斥或,它表示的含义是p 和 q 不能同时为
14、真。,例如 这件事由张三和李四中的一人去做 设 p:张三做这件事, q:李四做这件事 应符号化为 (p q) (p q),30,相容或与排斥或 析取词表示的是相容或,即 p 和 q,例4 将下列命题符号化,并指出其真值,解:记 p:2是素数, q:3是素数, r:4是素数, s:6是素数,(1) pr,(2) pq,(3) rs,(4) 记t:元元拿一个苹果,u:元元拿一个梨,真值:1,真值: 1,真值: 0,(tu)(tu),(5) 记v:王晓红生于1975年,w:王晓红生于1976年,(vw)(vw),又可形式化为 vw,(1) 2或4是素数.(2) 2或3是素数.(3) 4或6是素数.(
15、4) 元元只能拿一个苹果或一个梨.(5) 王晓红生于1975年或1976年.,31,例4 将下列命题符号化,并指出其真值解:记 p:2是素数,蕴涵词( ),定义2.4 设 p,q为二命题, 复合命题 “如果p,则q” 称作p与q的蕴涵式, 记作pq, 并称p是蕴涵式的前件, q为蕴涵式的后件. 称作蕴涵联结词, 并规定, pq为假当且仅当 p为真且q为假.,例如 如果明天天气好, 我们就出去郊游 设p:明天天气好, q:我们出去郊游, 形式化为 pq,32,蕴涵词( )定义2.4 设 p,q为二命题, 复合命题 “,蕴涵词的其它表述方式,q 的逻辑关系: q为p的必要条件, p为q的充分条件。
16、“如果p,则q” 的多种表述方式: 若p,就q 只要p,就q p仅当q 只有q 才p 除非q, 才p 除非q, 否则非p当p为假时,pq为真(不管q为真, 还是为假),33,蕴涵词的其它表述方式pq 的逻辑关系: q为p的必要条件,例5 设p:天冷, q:小王穿羽绒服,将下列命题符号化,注意: pq 与 qp 等值(真值相同),pq,pq,qp 或 pq,pq,qp,qp,q 或 qp,qp,(1) 只要天冷,小王就穿羽绒服.(2) 因为天冷,所以小王穿羽绒服.(3) 若小王不穿羽绒服,则天不冷.(4) 只有天冷,小王才穿羽绒服.(5) 除非天冷,小王才穿羽绒服.(6) 除非小王穿羽绒服,否则
17、天不冷.(7) 如果天不冷,则小王不穿羽绒服.(8) 小王穿羽绒服仅当天冷的时候.,34,例5 设p:天冷, q:小王穿羽绒服,将下列命题符号化,等价词( ),定义2.5 设p, q为命题, 复合命题 “p当且仅当q”称作p与q的等价式, 记作pq, 称作等价联结词. 并规定pq为真当且仅当 p与q同时为真或同时为假。,q 的逻辑关系: p与q互为充分必要条件例如 这件事张三能做好, 且只有张三能做好 设p:张三做这件事, q:这件事做好了 形式化为: pq,35,等价词( )定义2.5 设p, q为命题, 复合命题 “,例6 求下列复合命题的真值:,1,0,1,1,(1) 2+24 当且仅当
18、 3+36.(2) 2+24 当且仅当 3是偶数.(3) 2+24 当且仅当 太阳从东方升起.(4) 2+25 当且仅当 美国位于非洲.,36,例6 求下列复合命题的真值:1011(1) 2+24 当,分析找出简单命题,用字母表示简单命题,用联接词联接命题符号,命题符号化的一般规则,37,分析找出用字母表示用联接词联接命题符号命题符号化的一般规则3,分析找出简单命题,用字母表示简单命题,用联接词联接命题符号,解 令 p: 我上街 q: 我累 r: 我去书店看看 则可符号化为:(pq)r,例7 将下列命题符号化:如果我上街并且我不累,我就去书店看看。,简单命题:我上街。我累。我去书店看看。,38
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