离散数学第一章命题演算基础-范式及其应用.ppt
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1、第一章第一章 命题演算基础命题演算基础1.11.1 命题和联结词命题和联结词 1.2 1.2 真假性真假性 1.3 1.3 范式及其应用范式及其应用 1.3.1 1.3.1 范式范式 1.3.2 1.3.2 主范式主范式 1.3.3 1.3.3 范式的应用范式的应用合取式、析取式合取式、析取式定定义义1 命命题题变变元元、或或者者命命题题变变元元的的否否定定、或或由由它它们们利用合取词组成的合式公式称为利用合取词组成的合式公式称为合取式合取式。定义定义2 命题变元、或者命题变元的否定、或由它们命题变元、或者命题变元的否定、或由它们利用析取词组成的合式公式称为利用析取词组成的合式公式称为析取式析
2、取式。例例 显然,显然,P,P,P Q,P QR 均为合取式;均为合取式;P,P,P Q,P QR 均为析取式。均为析取式。(一一)解释与合取式、析取式之间的关系解释与合取式、析取式之间的关系 定理定理1 任给一个成真解释有且仅有一个合取式任给一个成真解释有且仅有一个合取式与之对应;与之对应;任给一个成假解释有且仅有任给一个成假解释有且仅有一个析取式与之对应。一个析取式与之对应。反之亦然。反之亦然。例例 成真解释成真解释(P,Q,R)=(T,F,T)成假解释成假解释(P,Q,R)=(F,F,T)合取式合取式PQ R析取式析取式P QR析取范式、合取范式析取范式、合取范式定义定义3 形如形如A1
3、 A2 An的公式称为的公式称为析取范式析取范式,其中其中Ai(i=1,2,n)为合取式。为合取式。定义定义4 形如形如A1 A2 An的公式称为的公式称为合取范式合取范式,其中其中Ai(i=1,2,n)为析取式。为析取式。例例 如:如:P,P,P Q,P Q,(P Q)(SR)均为析取范式。均为析取范式。如:如:P,P,P Q,P Q,(P Q)(SR)均为合取范式。均为合取范式。例例:考察公式考察公式 =PQ的的析取范式析取范式有两个成真解释:有两个成真解释:(T,T),(F,F),分别对应于两个合取式为分别对应于两个合取式为 P Q,P Q于是,有于是,有 =(P Q)(P Q)P Q
4、P QT T TT F FF T FF F T例例:考察公式考察公式 =PQ的的合取范式合取范式成假解释成假解释 (T,F),(F,T),对应析取式为对应析取式为 P Q,P Q于是,有:于是,有:=(P Q)(P Q)P Q P QT T TT F FF T FF F T定理定理2 任何命题演算公式均可以化为合任何命题演算公式均可以化为合取范式,也可以化为析取范式。取范式,也可以化为析取范式。证明:证明:(1)设公式设公式 为永真公式为永真公式因为因为任何一个永真公式任何一个永真公式 均与公式均与公式PP逻辑等价逻辑等价,而而PP既是析取范式又是合取范式,所以公式既是析取范式又是合取范式,所
5、以公式 既可表示为析取范式又可表示为合取范式。既可表示为析取范式又可表示为合取范式。(2)设公式设公式 为永假公式为永假公式因为因为任何一个永假公式任何一个永假公式 均与公式均与公式PP逻辑等价逻辑等价,而而PP既是析取范式又是合取范式,所以公式既是析取范式又是合取范式,所以公式 既可表示为析取范式又可表示为合取范式。既可表示为析取范式又可表示为合取范式。定理定理2证明证明(续续)(3)设公式设公式 既非永真又非永假既非永真又非永假设公式设公式 的成真解释为的成真解释为 1,2,n,成假解释为成假解释为 1,2,t。根据解释和范式的关系知:根据解释和范式的关系知:对应于成真解释对应于成真解释
6、1,2,n的合取式为的合取式为 1,2,n对应于成假解释对应于成假解释 1,2,t的析取式为的析取式为 1,2,t而公式而公式 12 n的成真解释为的成真解释为 1,2,n;公式公式 12 t的成假解释为的成假解释为 1,2,t。根据根据两个公式逻辑等价的定义两个公式逻辑等价的定义知知=12 n=12 t故公式故公式 既可表示为析取范式又可表示为合取范式。既可表示为析取范式又可表示为合取范式。(二二)析取范式和合取范式的求解方法析取范式和合取范式的求解方法 等价变换法等价变换法解释法解释法等价变换法等价变换法(1)利用前面介绍的等价公式消去公式中的联结词利用前面介绍的等价公式消去公式中的联结词
7、“”和和“”;(2)重复使用等值公式,把否定词内移到命题变元上重复使用等值公式,把否定词内移到命题变元上,等等值公式如下:值公式如下:(P Q)=PQ (P Q)=PQ,P=P(3)重复使用分配律将公式化为合取式的析取或析取式的重复使用分配律将公式化为合取式的析取或析取式的合取,等值公式如下:合取,等值公式如下:P (Q R)=(P Q)(P R)P (Q R)=(P Q)(P R)解释法解释法(1)求出公式的所有成真求出公式的所有成真(假假)解释;解释;(2)写出所有成真写出所有成真(假假)解释对应有的合解释对应有的合(析析)取式;取式;(3)把所有的合把所有的合(析析)取式用析取式用析(合
8、合)取词联结起来就构成析取词联结起来就构成析(合合)取范式。取范式。例例(p11)求公式的范式求公式的范式 (PQ)(RP)(RQ)P)解法一解法一:求析取范式:求析取范式原式原式=(P Q)(R P)(RQ)P)=(P Q)(R P)(RQ)P)=(PQ)(RP)(RQ)P)=(PQ)(RP)(PR)(PQ)=(PQ)(PR)(P R)解法一解法一:再求合取范式:再求合取范式原式原式=(PQ)(PR)(P R)(析取范析取范式式)=(P(QR)(P R)=(P(P R)(QR)(P R)(分配率分配率)=(PP)(P R)(P QR)(QR R)=(P R)(P QR)例例(p11)求公式的
9、范式求公式的范式 (PQ)(RP)(RQ)P)例例(p11)求公式的范式求公式的范式 (PQ)(RP)(RQ)P)另解另解:由析取范式,有由析取范式,有 =(P Q)(P R)(P R)于是,于是,=(P Q)(P R)(P R)=(P Q R)(P R)所以所以 =(P Q R)(P R)解法解法二:二:先求公式的所有成真解释和成假解释先求公式的所有成真解释和成假解释(见下一张见下一张)成真解释为:成真解释为:(P,Q,R)=(T,F,),(F,T),(T,F)成假解释为:成假解释为:(P,Q,R)=(T,T,T),(F,F)由成真解释可分别求出对应的合取式:由成真解释可分别求出对应的合取式
10、:PQ,P R,PR 公式的析取范式即为上面合取式的析取:公式的析取范式即为上面合取式的析取:(PQ)(PR)(P R)由成假解释可分别求出对应的析取式:由成假解释可分别求出对应的析取式:P QR,P R 公式的合取范式为上面析取式的合取:公式的合取范式为上面析取式的合取:(P QR)(P R)例例(p11)求公式的范式求公式的范式 (PQ)(RP)(RQ)P)解:解:P=T时时,原式原式=(TQ)(RT)(RQ)T)=(Q T)(RQ)=Q(RQ)=Q (R Q)=Q R P=F时时,原式原式=(FQ)(RF)(RQ)F)=(T R)T=(R)=R 所以有所以有:成真解释为:成真解释为:(P
11、,Q,R)=(T,F,),(F,T),(T,F)成假解释为:成假解释为:(P,Q,R)=(T,T,T),(F,F)6?例例(补补)求公式的成真求公式的成真(假假)解释解释 (PQ)(RP)(RQ)P)例例(补补)求公式的成真求公式的成真(假假)解释解释 (PQ)(RP)(RQ)P)PQPQRPRPP QRQ QP P(P Q)P(PQ)(RP)(PQ)(RP)(P Q)P)另解:另解:所以有所以有:成真解释为:成真解释为:(P,Q,R)=(T,F,),(F,T),(T,F)成假解释为:成假解释为:(P,Q,R)=(T,T,T),(F,F)(P,Q,R)A=PQB=RPC=(A B)D=RQE=
12、DPCE(T,T,T)TTFFTF(T,T,F)TTFTFT(T,F,T)FTTTFT(T,F,F)FTTTFT(F,T,T)TFTFTT(F,T,F)TTFTTF(F,F,T)TFTTTT(F,F,F)TTFTTF例例(补补)求公式的成真求公式的成真(假假)解释解释 (PQ)(RP)(RQ)P)范式不唯一性范式不唯一性例例 求求(PQ)P的析取范式和合取范式的析取范式和合取范式解解:(PQ)P=(P Q)P =(P Q)P 析取范式析取范式 =P 析取范式析取范式 (PQ)P=(P Q)P 析取范式析取范式 =P(Q P)合取范式合取范式 =P 合取范式合取范式第一章第一章 命题演算基础命题
13、演算基础1.11.1 命题和联结词命题和联结词 1.2 1.2 真假性真假性 1.3 1.3 范式及其应用范式及其应用 1.3.1 1.3.1 范式范式 1.3.2 1.3.2 主范式主范式 1.3.3 1.3.3 范式的应用范式的应用(一一)主析取范式主析取范式定义定义1 对于对于n个命题变元个命题变元P1,P2,Pn,公式,公式 Q1 Q2 Qn 称为称为极小项极小项,其中,其中Qi=Pi或或 Pi(i=1,n)。例例 由两个命题变元由两个命题变元P,Q组成的极小项有四个,它们分别为:组成的极小项有四个,它们分别为:PQ P QPQ P Q三个命题变元三个命题变元P、Q和和R可构造可构造8
14、个极小项个极小项把命题变元的否定形式看成把命题变元的否定形式看成0,肯定形式看成,肯定形式看成1,则每,则每个极小项对应一个二进制数,也对应一个十进制数。个极小项对应一个二进制数,也对应一个十进制数。它们对应如下:它们对应如下:PQR 与与000 或或0对应,简记为对应,简记为 m0 PQ R 与与001 或或1对应,简记为对应,简记为 m1 P QR 与与010 或或2对应,简记为对应,简记为 m2 P Q R 与与011 或或3对应,简记为对应,简记为 m3 PQR 与与100 或或4对应,简记为对应,简记为 m4 PQ R 与与101 或或5对应,简记为对应,简记为 m5 P QR 与与
15、110 或或6对应,简记为对应,简记为 m6 P Q R 与与111 或或7对应,简记为对应,简记为 m7n个命题变元组成的极小项有个命题变元组成的极小项有2n个个公式的每一个完全成真解释对应一个极小项公式的每一个完全成真解释对应一个极小项公式的所有完全成真解释对应极小项的析取公式的所有完全成真解释对应极小项的析取例例:考察公式考察公式 =PQ 有两个成真解释:有两个成真解释:(T,T),(F,F)分别对应于两个极小项分别对应于两个极小项(合取式合取式)为为 P Q,P Q 于是,有于是,有 =(P Q)(P Q)主析取范式主析取范式 定义定义2 仅有极小项构成的析取范式称为仅有极小项构成的析
16、取范式称为主析取范式主析取范式。定理定理1 任何一个合式公式,均有惟一的一个主析取范式任何一个合式公式,均有惟一的一个主析取范式与该合式公式等价。与该合式公式等价。主析取范式就是主析取范式就是公式的所有完全成真解释对应极小项的析取。公式的所有完全成真解释对应极小项的析取。求主析取范式的两种方法(1)解释法解释法:根据公式的所有完全成真解释,求出与这些根据公式的所有完全成真解释,求出与这些成真解释对应的合取式,所有合取式的析取就为成真解释对应的合取式,所有合取式的析取就为公式的主析取范式。公式的主析取范式。(2)等价变换法等价变换法:将析取范式中的每一个合取式用将析取范式中的每一个合取式用AA填
17、满命题变元,然后用等价公式进行变换,消去填满命题变元,然后用等价公式进行变换,消去相同部分,即得公式的主析取范式。相同部分,即得公式的主析取范式。例例(p12)求求 (PR)(P(Q R)的主析取范式。的主析取范式。解法1:等价变换法原式原式=(P R)(P Q R)(P(Q R)(去蕴涵词、等价词去蕴涵词、等价词)=(P R)(P Q R)(P(Q R)(否定深入)(否定深入)=(P R)(P Q R)(PQ)(P R)(分配率)(分配率)=(P Q R)(PQ R)(P R)(分解后,六项剩三项)分解后,六项剩三项)=(P Q R)(PQ R)(P R)(QQ)例例(p12)求求(PR)(
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- 离散数学 第一章 命题演算 基础 范式 及其 应用
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