Sun离散数学第1章命题逻辑(第1-7讲).ppt
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1、,离散数学,主讲教师:信息院 孙丽云办公地点:F103,本课程共72学时,周学时为5,学分4.5;,若旷课超过总学时的1/3,或缺交作业超过总次数的1/4,则无考试资格且无补考资格。,课时安排:,总成绩100分,比例分配如下:(1)期末:70分;(2)期中:5分;(3)平时25分,包括作业情况(10分):缺交作业一次扣2分,分数扣完为止;若出现雷同,所有雷同者每人扣5分!多次雷同无平时成绩!课堂情况:旷课1次扣2分;根据课堂上回答问题情况,可酌情加分或减分。,成绩评定,第一部分 数理逻辑:包括命题逻辑和谓词逻辑。第二部分 集合论:包括集合、关系和函数。第三部分 代数结构:包括代数系统的基本概念
2、,几类典型的代数系统。第四部分 图论基础:包括图的基本概念,几种特殊的图。,离散数学的主要内容,第1章 命题逻辑,数理逻辑:用数学方法研究推理,是研究推理中前题和结论之间的形式关系的科学。,1.1 数理逻辑简介,简单推理举例:(1)如果他不去玩电子游戏,他会有充足的时间;(2)假如他有充足的时间,他就会认真复习英语;(3)如果他认真复习英语,他的英语考试就不会不及格;(4)他的英语考试没及格。根据以上四个条件,能得到什么结论?,命题的真值:每个命题的唯一取值,只有“真”和“假”两个值,记作T(True)和F(False)或1和0。,命题:能分辨真假的陈述句。,1.2 命题及命题符号化,1.是否
3、是陈述句?,2.是否能分辨真假?,例1 判断下列语句是否为命题,若是命题判断其命题真值,1.北京化工大学是一所综合性的大学。2.你是北方学院的学生吗?3.今年的雪好大啊!4.雪是黑的。,(是命题、真值为T),(是命题,真值为F),(感叹句,不是命题),(疑问句,不是命题),1.x大于9。,(是命题,真值目前不能确定),(不是命题,不能分辨真假),例2 判断下列语句是否为命题,若是命题判断其命题真值,2.地球之外有生命存在。,1.2 命题及命题符号化,3.我正在说谎。,(悖论,不是命题),只要陈述句的真值是客观存在而且是唯一的,即使目前不知道真值,该陈述句也是命题。,判断一个语句是否是命题的关键
4、是:(1)语句必须是陈述句。(2)陈述句必须具有唯一的真值。要注意两点:一个陈述句在客观上能判断真假就是命题,而不受人的知识范围的限制。一个陈述句暂时不能确定真值,但到了一定时候就可以确定,与一个陈述句的真值不能唯一确定是不同的。,例:1-9=-8,例:2012年10月10日天气晴朗。,是命题。,是命题,真值需等2012年10月10日确定。,注意:,简单命题:由简单句构成的命题,也称为原子命题。,命题标识符:表示原子命题的符号,可用英文字母P,Q,R,来表示,并将字母放在所表示的命题之前。例:P:今天天气晴朗。,复合命题:由若干个原子命题通过联结词构成的复合句表示的命题。,例:如果明天天气好,
5、我们就去爬长城。,P:明天天气好。Q:我们去爬长城。联结词:如果就,组成:,命题可分为简单命题与复合命题。,1、否定联结词(用或表示)命题P的否定称为P的否命题,记作P。一元运算符,P(读作“非P”)。相当于“非”,“不”等联结词。,真值表,例1:P:今天是晴天。则:今天不是晴天可符号化为:例2:Q:小华学习用功。则Q表示的含义是:例3:R:北京是中国的首都。则求R及R的真值。,P,小华学习不用功。,逻辑联结词,1、否定联结词(用或表示),注意:某个命题的否定命题不是简单的在原命题中加个“不”字就行的。,例1:P:这些都是学生;其否定命题的含义是?,P:这些有的不是学生。,例2:P:本句是六字
6、句;Q:本句不是六字句。P、Q互为否定命题吗?,不是,P、Q都为真命题。,复合命题“P并且Q”称为命题P和Q的合取式复合命题,记作PQ。二元运算符,PQ(读作“P且Q”)。相当于“既又”、“并且”等联结词。,真值表,2、合取联结词(用表示),有假则假,全真才真,例1 P:李军聪明,Q:李军用功,则命题“李军既聪明又用功”便可由“PQ”来描述。例2 A:1+11=100,B:熊猫是稀有动物“AB”表示“1+11=100且熊猫是稀有动物”,在自然语言中,上述命题是没有意义的,因为A和B毫无内在联系。数理逻辑中,我们关心的是复合命题与构成复合命题的各原子命题之间的真值关系,即抽象的逻辑关系,并不关心
7、各语句的具体语义。但“”联结的是两个命题,并不能见到“与”、“和”就用“”。例:“张三和李四是好朋友。”是简单命题。,2、合取联结词(用表示),复合命题“P或Q”称为命题P和Q的析取式复合命题,记作PQ。二元运算符,PQ(读作“P或Q”)。相当于“或或”、“或者”等联结词。,真值表,3、析取联结词(用表示),例1 P:开关坏了。Q:灯泡坏了。则PQ:开关坏了或灯泡坏了。例2 P:235。Q:昨天是元宵节。则PQ表示?,有真则真,全假才假,日常语言中的“或”是具有二义性的,用“或”联结的命题有时是具有相容性的,如张笑爱唱歌或爱听音乐,我们称之为可兼或。而有时又具有排斥性,称为不可兼或(异或),如
8、:张笑只能挑选302或303房间。可用 表示,将在1.6节中简单介绍。,3、析取联结词(用表示),注意:“pq”的逻辑关系是p、q两命题中至少有一个为真则析取式为真。因而,自然语言中常用的联结词诸如:“或者或者”、“可能可能”等,都可以符号化为“”。,复合命题“如果P则Q”称为命题P和Q的条件式复合命题,记作P Q。二元运算符,P Q(读作“如果P则Q”)。相当于“如果则”、“只要就”等联结词。,真值表,4、蕴含联结词或条件联结词(用表示),命题P Q中的条件联结词“”表示的基本逻辑关系是:P是Q的充分条件,Q是P的必要条件。因此,复合命题:“只要P就Q”、“只有Q才P”等都可写成“P Q”的
9、形式。,5、等价联结词或双条件联结词(用表示),复合命题“P当且仅当Q”称为命题P和Q的双条件式复合命题,记作P Q。二元运算符,P Q(读作“P当且仅当Q”)。相当于“当且仅当”、“同一样”等联结词。,真值表,例:将下列复合命题符号化并求其真值:(1)1+1=2当且仅当3+5=8。(2)3+6=8同7+9=10是一样的。,P Q中“”表示的基本逻辑关系是:P、Q互为充分必要条件。,1.3 命题公式,命题常元:数理逻辑中,字母P,Q,R表示的一个确定的简单命题。,命题变元:字母P,Q,R表示的不确指的命题。,(1)命题常元和命题变元是命题公式;(2)如果A是命题公式,则A也是命题公式;(3)如
10、果A,B是命题公式,则(AB),(AB),(AB)和(AB)也是命题公式;(4)规则(1)-(3)的有限次使用得到的由命题常元、命题变元、逻辑联结词和括号组成的符号串也是命题公式。,命题公式的递归定义:,注意:命题变元不是命题!,命题公式:由命题变元或命题常元、联结词和圆括号按一定逻辑关系联结起来的字符串。,1)(R(P)(P(Q)2)PQR3)P(QR)4)(PQ)(QR)5)(PQ),(Q R)6)(P Q)(P Q)(P Q)7)P,判别下列符号串是否为命题公式(P、Q、R是命题变元),是,否(PQ不符合),否(不符合),否(右端多了括号),否(,不符合),是,是,命题公式举例,赋值:对
11、命题变元指派确定的真值,也称为真值指派。赋值是一组由0、1构成的数串,按顺序对应公式中的命题变元。,若公式A含有n(n1)个命题变元,那么对A共有多少种不同的赋值?,2n,定义:将公式A在所有赋值情况下的取值列成表,称为A的真值表。,例:命题公式(PQ)(PQ)(PQ)的真值表如下:,定义:将公式A在所有赋值情况下的取值列成表,称为A的真值表。,求真值表的步骤:(1)找出命题公式中所含的所有命题变元并按下标或字典顺序给出;(2)遵循由简单到复杂,由括号里面到外面的原则写出公式的各个组成部分。(3)顺序列出所有的赋值(2n个,按二进制数由小到大的顺序);对应每个赋值,计算命题公式各组成部分的真值
12、,直到最后计算出命题公式的真值。,1)(PQ)(PQ)(PQ)2)(P(QP)R,例:给出下列命题公式的真值表(其中P,Q,R为命题变元),1)解:,课堂练习,作业:求该命题公式的真值表:(PQ)QR,例:求(PQ)(PQ)(PQ)的真值表练习:(P(QP)R,2、命题公式的真值表,(1)命题是推理的基本要素。命题:有唯一取值的陈述句。命题真值可用1、0表示。,前讲复习:1、前2节小结,把一个用自然语言描述的命题用简单命题和联结词的符号化形式表示出来,称为命题的翻译或命题的符号化。,命题符号化步骤:(1)找出命题中各原子命题,将原子命题符号化。(2)找出命题中各联结词,将联结词符号化。(3)把
13、符号化的原子命题和符号化的联结词联结起来。,命题符号化,例1:72是偶数的充分必要条件为7是偶数。(1)原子命题符号化:P:72 是偶数,Q:7是偶数(2)联结词符号化:(3)命题符号化:P Q,例2:若你走路时看书或坐车时看书,你会近视。,(1)P:你走路时看书;R:你坐车时看书;S:你会近视。(2)(PR)S,命题符号化举例,例3:除非他以书面或口头方式通知我,否则我不参加会议。(1)变换形式理解原句意思“如果他不以书面或口头方式通知我,我不参加会议。”(2)P:他以书面方式通知我;Q:他以口头方式通知我;R:我参加会议。(3)(P Q)R,命题符号化举例,(1)理解原句:“你学好离散数学
14、”是“你学好程序设计”的充分条件。(2)P:你学好离散数学,Q:你学好程序设计。(3)P Q,例4:你只要学好离散数学,就能学好程序设计。,(1)理解原句:“你们学好离散数学”是“你们学好程序设计”的必要条件。(2)P:你们学好离散数学,Q:你们学好程序设计。(3)Q P(或P Q),例5:你们只有学好离散数学,才能学好程序设计,命题符号化举例,命题翻译时应注意以下两个语句的区分:只要P,就Q(P是Q的充分条件)翻译为:PQ(条件命题)只有P,才Q(P是Q的必要条件)翻译为:Q P(倒过来翻译),1.公式的等价,设A和B是任意两个命题公式,若对A,B的任何一个真值指派,A和B总是取得相同的真值
15、(即A B为重言式),则称命题公式A和B是等价的,记作A B。,两命题公式是否等价,可通过真值表判断,若命题公式A和B的真值表是相同的,则命题公式A和B是等价的。,例:判断A B和(A B)(B A)是否等价。,基本等价式都可通过真值表进行验证。,基本等价公式,在命题逻辑中,经常会使用一些简单的等价式来完成较为复杂的等价式证明(等价演算),称这些简单的等价式为基本等价式或命题定律。(P1基本等值式记牢,非常重要!),替换规则:设F(A)是含公式A的命题公式,F(B)是用命题公式B置换了F(A)中的A之后得到的命题公式,如果AB,则F(A)F(B)。,例:(PQ)(PR)(PQ)(PR),等价演
16、算,等价演算练习:证明:(P(QR)(PQR)P,证明:(P(QR)(PQR)P(QR)(QR)P(QR)(QR)P1 P,证明:(P(QR)(PQR)P,分配律,德摩根定律,排中律,同一律,等值演算在计算机硬件设计、开关理论和电子元器件中都占据重要地位。,此题若用真值表法证明,需注意Q、R为后一个命题公式的哑元。见P11例,等值演算举例,要求:将下图所示的逻辑电路简化,解:将上述逻辑电路写成命题公式:,或门,与门,等值演算应用举例,所以,该电路可简化为下图:,利用等值式将公式化简为:,等值演算应用举例,永真式:所有赋值均为成真赋值的公式,也称为重言式。永假式:所有赋值均为成假赋值的公式,也称
17、为矛盾式。可满足式:至少有一组赋值是成真赋值的公式。,任何不是矛盾式的公式是可满足式。,例:分别用真值表法和等价演算方法判断下列命题公式的类型,(P(QP)R,永真式!,公式的类型:,判别公式类型的两种方法:真值表法、等价演算,作业:P43 1、3、8,公式的类型,特别注意:和是两个完全不同的符号,具有不同含义。是逻辑联结词,是命题公式的一个部分;不是逻辑联结词,不是命题公式的组成部分,而是用来表示两个命题公式之间的关系。也要注意:=和的区别。,设A、B是公式,则AB等价于A B为永真式。,证明:因为A A是永真式,根据代入规则可得上式也为永真式。,例:证明(PQ)(PR)(PQ)(PR)为永
18、真式。,代入规则,思考,用尽可能多的方法证明:(AB)(CD)(AB)(CD)为永真式。目前学到的真值表的用途:(1)判断两公式是否等价;(2)判断公式的类型。,1.5 公式的蕴涵,设P,Q为两个命题公式,若PQ是永真式,则称命题公式P蕴涵命题公式Q,记作P Q。,和是两个完全不同的符号,具有不同的含义。是逻辑联结词,是命题公式的一个部分;不是逻辑联结词,不是命题公式的组成部分,而是用来表示两个命题公式之间的关系。,证明蕴涵式的三种方法:(都将蕴涵问题转化为求条件命题为永真的问题)真值表法;前件真推证后件真方法;后件假推证前件假方法。,例:推证(PQ)(QR)PR,定理:设P和Q为命题公式,P
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