(1.2.1)--ch1-第一讲离散数学离散数学.pdf
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1、Discrete Mathematics 离散数学离散数学 离散数学概述离散数学概述 离散数学是随着计算机科学的发展而逐步建立离散数学是随着计算机科学的发展而逐步建立起来的一门新兴的工具性学科起来的一门新兴的工具性学科,形成于二十世纪形成于二十世纪七十年代七十年代,是现代数学的一个重要分支是现代数学的一个重要分支.研究的对象是研究的对象是各种各样的各种各样的离散量的结构及其相离散量的结构及其相互关系并且互关系并且一般为一般为有限个或可数个元素。有限个或可数个元素。充分充分的描述了计算机科学离散性的特点的描述了计算机科学离散性的特点.离散数学由多门数学分支组成离散数学由多门数学分支组成 主要研究
2、分支包括:主要研究分支包括:数理逻辑、集合论、代数系统、图论、算法、数理逻辑、集合论、代数系统、图论、算法、组合数学、形式语言与自动机等等组合数学、形式语言与自动机等等.每个分支基本上可以看成是一门独立的学科每个分支基本上可以看成是一门独立的学科.研究内容研究内容 (1)知识点多知识点多,概念和定理多概念和定理多:离散数学是建立在大量概念之离散数学是建立在大量概念之上的逻辑推理学科上的逻辑推理学科,概念的理解是我们学习这门学科的核心概念的理解是我们学习这门学科的核心.掌掌握、理解和运用这些概念和定理是学好这门课的关键握、理解和运用这些概念和定理是学好这门课的关键.要特别要特别 注意概念之间的联
3、系注意概念之间的联系,而描述这些联系的则是定理和性质而描述这些联系的则是定理和性质.(2)方法性强方法性强:离散数学的特点是抽象思维能力的要求较高离散数学的特点是抽象思维能力的要求较高.证明题多证明题多,不同的题型会需要不同的证明方法不同的题型会需要不同的证明方法(如直接证明法、如直接证明法、反证法、归纳法、构造性证明法反证法、归纳法、构造性证明法),同一个题也可能有几种方法同一个题也可能有几种方法.因此在平时学习中因此在平时学习中,要勤于思考要勤于思考,对于同一问题对于同一问题,尽可能多探讨几尽可能多探讨几种证明方法种证明方法,从而学会熟练运用这些证明方法从而学会熟练运用这些证明方法.同时要
4、善于总结同时要善于总结.离散数学课程特点离散数学课程特点 教学内容教学内容 四个相对独立的部分:四个相对独立的部分:数理逻辑数理逻辑 集合论集合论 代数系统代数系统 图论图论 数理逻辑数理逻辑(mathematical logic)是用数学的方法来研究是用数学的方法来研究 人类推理过程的一门数学学科人类推理过程的一门数学学科.主要研究内容主要研究内容是是推理推理,特别着重于特别着重于推理过程是否正确推理过程是否正确;其显著特征是其显著特征是符号化和形式化符号化和形式化,即把逻辑所涉及的即把逻辑所涉及的“概念、判断、推理”用符号来表示“概念、判断、推理”用符号来表示,用公理体系来刻划用公理体系来
5、刻划,并基于符号串形式的演算来描述推理过程的一般规律并基于符号串形式的演算来描述推理过程的一般规律.数理逻辑数理逻辑又称又称符号逻辑符号逻辑.第一篇第一篇 数理逻辑数理逻辑 第一篇第一篇 数理逻辑数理逻辑 数理逻辑数理逻辑 第第1章章 命题逻辑命题逻辑 第第2章章 谓词逻辑谓词逻辑 命题逻辑基本概念命题逻辑基本概念 命题公式命题公式 命题公式标准型命题公式标准型(范式范式)命题公式间的关系命题公式间的关系 命题推理理论命题推理理论 逻辑等价逻辑等价 逻辑蕴含逻辑蕴含 谓词逻辑基本概念谓词逻辑基本概念 谓词公式谓词公式 谓词公式标准型谓词公式标准型(前束范式前束范式)谓词公式间的关系谓词公式间的
6、关系 谓词推理理论谓词推理理论 逻辑等价逻辑等价 逻辑蕴含逻辑蕴含 第一章第一章 命题逻辑命题逻辑 命题逻辑也称命题逻辑也称命题演算命题演算或或语句逻辑语句逻辑.它研究它研究 以“以“命题命题”为基本单位构成的前提和结论之间”为基本单位构成的前提和结论之间的可推导关系的可推导关系,研究什么是命题研究什么是命题?如何表示命如何表示命题题?如何由一组前提推导一些结论如何由一组前提推导一些结论.1、命题的基本概念、命题的基本概念 命题命题:能够判断真假能够判断真假的陈述句的陈述句.命题的真值命题的真值:命题的判断结果命题的判断结果.真值只取两个值真值只取两个值:真真(用用T或或1表示表示)、假假(用
7、用F 或或0表示表示).真值为真的命题称为真值为真的命题称为真命题真命题.真值为假的命题称为真值为假的命题称为假命题假命题.判断命题的两个基本条件判断命题的两个基本条件:(1)是否为陈述句是否为陈述句;(2)是否有确定的、唯一的真值是否有确定的、唯一的真值 1-1命题及其表示命题及其表示 第一章第一章 命题逻辑命题逻辑 例例1.下列句子中哪些是命题下列句子中哪些是命题?并判断真值并判断真值 (1)清华大学是一所全国重点大学清华大学是一所全国重点大学.(2)2+5 8.(3)你有铅笔吗你有铅笔吗?(4)这只兔子跑得真快呀这只兔子跑得真快呀!(5)请不要讲话请不要讲话!(6)3既是质数也是奇数既是
8、质数也是奇数.真命题真命题 假命题假命题 疑问句疑问句 感叹句感叹句 祈使句祈使句 真命题真命题 1、命题的基本概念、命题的基本概念 第一章第一章 命题逻辑命题逻辑 例例2.判断下列语句是否是命题判断下列语句是否是命题(1)明年我将去欧洲明年我将去欧洲.(2)下个月十五号是晴天下个月十五号是晴天.(3)xy2.是命题是命题 不是命题不是命题 不确定真值不确定真值 不知道真值不知道真值 1、命题的基本概念、命题的基本概念 第一章第一章 命题逻辑命题逻辑 例例3.“我正在说谎”“我正在说谎”,这句话是命题吗?这句话是命题吗?如果这句话如果这句话是“真”的是“真”的 如果这句话如果这句话是“假”的是
9、“假”的 根据这句话的意义推得根据这句话的意义推得这句话是“假”的这句话是“假”的 这句话是“真”的这句话是“真”的 该陈述句为该陈述句为悖论悖论 该陈述句不是命题该陈述句不是命题 1、命题的基本概念、命题的基本概念 第一章第一章 命题逻辑命题逻辑 感叹句、疑问句、祈使句都不能称为命题感叹句、疑问句、祈使句都不能称为命题.判断结果不唯一确定的陈述句不是命题判断结果不唯一确定的陈述句不是命题.陈述句中的悖论不是命题陈述句中的悖论不是命题.一个句子本身是否能分辨真假与我们是否知道它一个句子本身是否能分辨真假与我们是否知道它的真假是两回事的真假是两回事.说明说明 1、命题的基本概念、命题的基本概念
10、第一章第一章 命题逻辑命题逻辑 定义定义1.一个命题不能再分解为更简单的命题一个命题不能再分解为更简单的命题,则称该则称该 命题为命题为原子命题原子命题或或简单命题简单命题.定义定义2.由简单命题与联结词按一定规则复合而成的由简单命题与联结词按一定规则复合而成的 命题称为命题称为复合命题复合命题.如如:李明既是三好学生又是足球队员李明既是三好学生又是足球队员.如如:雪是白的雪是白的.2、命题的分类、命题的分类 第一章第一章 命题逻辑命题逻辑 3、命题的标识符、命题的标识符.用大写字母或带下标的大写字母用大写字母或带下标的大写字母,如如P,Q,R,或或 Pi,Qi,Ri,等表示等表示.表示命题的
11、符号表示命题的符号,称为称为命题标识符命题标识符,简称简称命题符命题符.例题中的例题中的“P”和和 12均为命题标均为命题标识识符符.可以用以下两种形式来表示命题可以用以下两种形式来表示命题.用数字用数字 例如例如,P:今天下雨今天下雨.例如例如,12:今天下雨今天下雨.第一章第一章 命题逻辑命题逻辑 3、命题的标识符、命题的标识符 命题常量命题常量 表示确定命题的命题标识符称为命题常量表示确定命题的命题标识符称为命题常量.命题变元命题变元 若命题标识符只表示任意命题的位置标志若命题标识符只表示任意命题的位置标志,就称为就称为 命题变元命题变元.原子变元原子变元 当命题变元表示原子命题时当命题
12、变元表示原子命题时,该变元称为该变元称为原子变元原子变元.第一章第一章 命题逻辑命题逻辑 注意:注意:(1)一个符号一个符号(如如P),它表示的是命题常量还是命题变元它表示的是命题常量还是命题变元,一般由上下文来确定一般由上下文来确定.(2)命题变元可以表示任意命题命题变元可以表示任意命题,它不能确定真值它不能确定真值,故命故命 题变元不是命题题变元不是命题.这与这与“变数变数 x不是数不是数”是一样的道理是一样的道理.3、命题的标识符、命题的标识符 当命题变元用一个特定命题取代时当命题变元用一个特定命题取代时,该命题变元才能有该命题变元才能有 确定的真值确定的真值,这时称作对命题变元的这时称
13、作对命题变元的指派指派.指派指派 第一章第一章 命题逻辑命题逻辑 命题命题 命题的概念命题的概念 命题的分类命题的分类 命题的表示命题的表示:字母、带下标的字母、数字字母、带下标的字母、数字 1-2 命题联结词命题联结词 命题通常可以通过一些联结词复合而构成新的命题命题通常可以通过一些联结词复合而构成新的命题,这些联结词被称为逻辑联结词这些联结词被称为逻辑联结词.用数学方法研究命题之间用数学方法研究命题之间 的逻辑关系时的逻辑关系时(也就是在命题演算中也就是在命题演算中),这些联结词可以看这些联结词可以看 作是运算符作是运算符,因此也叫作因此也叫作逻辑运算符逻辑运算符.第一章第一章 命题逻辑命
14、题逻辑 1、否定联结词否定联结词(Negation),定义定义1.设设 P 为一命题为一命题,P 的否定是一个新命题的否定是一个新命题,记作记作“P”.读作读作“非非P”.符号符号 称作否定联结词称作否定联结词.P P 0 1 1 0 见假为真见假为真,见真为假见真为假.规定规定:若若 P 为为 T,P 为为 F;若若 P 为为F,P 为为T.说明说明:属于一元运算符属于一元运算符.第一章第一章 命题逻辑命题逻辑 例如:例如:P:上海是一个城市上海是一个城市.P:上海不是一个城市上海不是一个城市.P:雪是白色的雪是白色的.P:雪不是白色的雪不是白色的.P:雪是黑色的雪是黑色的.1、否定联结词否
15、定联结词(Negation),第一章第一章 命题逻辑命题逻辑 2、合取联结词合取联结词(Conjunction),定义定义2.设设P、Q 为两命题为两命题,复合命题复合命题 “P 并且并且 Q”称为称为P与与Q的合取式的合取式,记作记作PQ,读作读作“P 与与 Q”.符号符号称为合取联结词称为合取联结词.规定规定:PQ 取值取值“T”,当且仅当当且仅当 P 与与 Q 都取真值都取真值“T”.第一章第一章 命题逻辑命题逻辑 2、合取联结词合取联结词(Conjunction),P Q PQ 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 见假为假见假为假,全真为真全真为真.第一章第一章 命题逻辑命
16、题逻辑 例例1.将下列命题符号化将下列命题符号化.(1)王晓王晓既既用功用功又又聪明聪明.(2)王晓王晓不仅不仅聪明聪明,而且而且用功用功.(3)王晓王晓虽然虽然聪明聪明,但不但不用功用功.(4)张辉张辉与与王丽都是三好生王丽都是三好生.(5)张辉张辉与与王丽是同学王丽是同学.简单命题简单命题 PQ PQ PQ RS 2、合取联结词合取联结词(Conjunction),令令 P:王晓用功;:王晓用功;Q:王晓聪明;:王晓聪明;R:张辉是三好学生张辉是三好学生;S:王丽是三好学生王丽是三好学生 第一章第一章 命题逻辑命题逻辑 说明:说明:1)属于二元运算符属于二元运算符.2)的灵活性的灵活性,自
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