第编数理逻辑课件.ppt
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1、1第 3 编 数 理 逻 辑第 6 章 命 题 逻 辑26.1 6.1 命题的概念与表示命题的概念与表示命题命题 日常语言不确切,具有二义性需引入目标语言、公式符号。目标语言:表达判断的一些语言的汇集。判断:肯定、否定的思维形式。命题:能表达判断,具有确定真值的陈述句。3 真值:命题的判断结果称为真值。只有“真”和“假”两种,记为“T”和“F”,或“1”和“0”。没有判断无所谓是非的句子感叹句、疑问句、祈使句不是命题。原子命题:不能分为更简单的陈述句。复合命题:由联结词、标点符号和原子命题复合构成的命题。用大写字母A,B,.,P,Q,.或Ai,12等表示命题。例 P:今天下雨。12:今天刮风。
2、命题标识符:表示命题的符号。4例:语句是否命题真值中国人民是伟大的。中国人民是伟大的。雪是黑的。雪是黑的。1+1=10别的星球上有生物。别的星球上有生物。全体立正!全体立正!明天是否开会?明天是否开会?天气多好啊!天气多好啊!我正在说谎。我正在说谎。我学英语,或者我学日语。我学英语,或者我学日语。如果天气好,那么我去散步。如果天气好,那么我去散步。10?(悖论)?5 命题常量:一个命题标识符表示确定的命题。命题变量:一个命题标识符仅表示任意命题的位置标志(无真值)。原子变元:命题变元表示原子命题。66.2 命题联结词命题联结词 复合命题原子命题+联结词1)否定否定定义定义 设P为命题,P的否定
3、是一个新的命题,记为P。若P为T,则P为F;若P为F,则P为T。PP1001例:P:上海是大城市。P:上海不是大城市。或上海是不大的城市。一元联结词。72)合取合取(并且并且)定义定义 两个命题P、Q的合取是一个复合命题,记作PQ。当且仅当P、Q同为T时,PQ为T;在其它情况下,PQ的真值为F。PQPQ000010100111例:P:今天下雨.Q:明天下雨.PQ:今天下雨且明天下雨。今天明天都下雨。这两天都下雨。二元联结词。8 与自然语言不同。P:我们去看电影。Q:房间里有十张桌子。PQ:我们去看电影且房间里有十张桌子。仍是新命题。可将若干个命题联结一起。P:高中毕业。Q:上分数线。R:被某大
4、学录取。PQR:大学生。93)析取析取(或者或者)定义定义 两个命题P、Q的析取是一个复合命题,记作PQ。当且仅当P、Q同为F时,PQ为F;在其它情况下,PQ的真值为T。PQPQ000011101111例:P:今天下雨.Q:今天刮风.PQ:今天下雨或者刮风。二元联结词。10 日常语言中的“或者”可分“可兼或”与“不可兼或”两种:例例1:今天晚上我在家看电视或去剧院看戏。(不可兼或)例例2:他可能是100米或400米赛跑的冠军。(可兼或)析取是可兼或。例例3:P:他中了大奖。Q:他中了小奖。PQ:他中了大奖或者中了小奖。(也可能两奖都中)114)不可兼析取不可兼析取 (排斥析取排斥析取)定义定义
5、 设设P、Q是两个命题,复合命题P Q称为P、Q的不可兼析取。P Q的真值为T当且仅当P与Q的真值不相同;否则,P Q的真值为F。PQP Q000011101110例:P:他坐船去大连。Q:他乘车去大连。P Q:他坐船或乘车去大连。二元联结词。P Q (PQ)(PQ)125)蕴含蕴含(条件条件)定义定义 两个命题P、Q的蕴含是一个复合命题,记作PQ。当且仅当P的真值为T,Q的真值为F时,PQ的真值为F;在其它情况下,PQ的真值为T。PQPQ001011100111例1:“如果某动物为哺乳动物,则它必胎生”。将命题符号化。设P:某动物为哺乳动物。Q:某动物胎生。命题符号化:PQ。且命题为真:PQ
6、 1。二元联结词。13例例2:“如果我得到这本小说,那么我今天就读完它”。将命题符号化,并求命题的真值。解解 设P:我得到这本小说.Q:我今天就读完它.命题符号化:PQ。且命题的真值有以下四种实际情况:(1)我得到这本小说,我今天读完它。(T)(2)我得到这本小说,我今天没有读完。(F)(3)我没有得到这本小说,我今天读完它。(T)(4)我没有得到这本小说,我今天没有读完。(T)14例例3:“如果雪是黑的,那么太阳从西方出”。将命题符号化,并求命题的真值。解解 设P:雪是黑的。Q:太阳从西方出。命题符号化:PQ。且命题的真值:PQ 1.例例4:“如果雪是黑的,那么太阳从东方出”。将命题符号化,
7、并求命题的真值。解解 设P:雪是黑的。Q:太阳从东方出。命题符号化:PQ。且命题的真值:PQ 1.15 PQ中P称为前件,Q称为后件。自然语言中,若前提为假,无论结论为真或假,往往无法判断。PQPQ001011100111 在条件命题中,当前提为假时,结论都为真 称“善意的推定”。PQ“如果P那么Q”“只要P则Q”“从P推出Q”“P仅当Q”“只有Q才P”“P蕴含Q”166)等价等价(双条件双条件)定义定义 给定两个命题P和Q,复合命题PQ称为双条件命题。当P、Q的真值相同时,PQ的真值为T;在其它情况下,PQ的真值为F。PQPQ001010100111例1:“两个三角形全等当且仅当对应边相等”
8、。设P:两个三角形全等。Q:三角形对应边相等。命题符号化:PQ。且命题为真:PQ 1。二元联结词。17例例2:“燕子飞回南方,春天来了”。将命题符号化,并求命题的真值。解解:设P:燕子飞回南方。Q:春天来了。命题符号化:PQ。且命题的真值:PQ 1.例例3:“2+2=4 当且仅当雪是白的”。将命题符号化,并求命题的真值。解解 设P:2+2=4。Q:雪是白的。命题符号化:PQ。且命题的真值:PQ 1.18 复合命题:设 A1,A2,An是命题,用五种逻辑联结词将这n个命题联结起来,得到一个新命题,称为复合命题。19练习练习1.设命题P,Q的真值为1,命题R,S的真值为0,试确定下面命题的真值:(
9、PQR)(PQ)(RS);解:(PQR)(PQ)(RS)(110)(11)(00)(10)(10)00 01 1 206.3 命题公式的翻译与解释命题公式的翻译与解释 用大写英文字母代表一个抽象命题,而不代表一个具体命题,这个抽象命题称为命题符号.原子:命题符号称为原子.定义 合式公式是如下定义的一个符号串(1)原子是合式公式;(2)若G,H是合式公式,则如下符号串(G),(GH),(GH),(GH),(GH),(G H)是合式公式;(3)所有公式都是有限次使用(1)(2)得到的符号串。21 命题公式:由命题变项、联结词、括号按一定规则组成的合式公式为命题公式。例:如下符号串 (P (Q R)
10、(Q (S)R)就是公式。五种逻辑联结词的优先级按如下次序递减 ,故上例可写成:P(QR)Q(SR)对公式中的每个原子赋值后,公式就有一个真值。对原子一组赋值称公式的一个解释。22定义定义 设G是公式,A1,A2,An 是出现在G中的所有原子,指定 A1,A2,.An 一组真值,则这组真值称为G的一组赋值(解释、指派),记作I。例:G PQR.G的真值记为 TI(G)1.010:RQPI 一般地G是具有n个不同原子的公式,则G有2n 个不同的赋值。对一个公式G,将它在所有赋值下所取的真值列成一个表,称为G的真值表。6.4 真值表与等价公式真值表与等价公式23PQR000001010011100
11、101110111例例:求G P (Q R)的真值表。PQRRQ RP(Q R)000110001000010110011010100111101000110111111011成真赋值成假赋值PQRRQ R0001100100010110110110011101001101111101PQRR0001001001010110100110101101111024 有时赋值 0,0,0 写成 P,Q,R,0,0,1 写成 P,Q,R,0,1,0 写成 P,Q,R,1,1,1 写成 P,Q,R,25定义定义:如果公式G,H在任一组赋值 I 下真值相同,则称公式G,H等值,记作 G H。“”不是联结词
12、,它表示两个公式的关系。逻辑等价26P Q1101可见在所有赋值 I 下真值相同,PQ PQ.例例:用真值表证明公式 PQ 和 PQ等值.证:由真值表:PQ00011011P1100PQ110127例例:证明 P Q (PQ)(PQ)。P Q P Q P Q PQ PQ(PQ)(PQ)0 01100000 11010111 00111011 1000000证证:由真值表可见在所有赋值 I 下真值相同,P Q (PQ)(PQ)。28 共学了六个联结词:,全功能联结词组:任一命题公式都可用组中的联结词表示,这样的联结词组称全功能联结词组。如,.由于PQ (PQ)(QP),也是全功能联结词组。由于P
13、 Q (PQ)(PQ),也是全功能联结词组。由于PQ PQ,也是全功能联结词组。29 并非所有联结词都是必要的,公式中有些联结词可由其它联结词代替。最小联结词组:任一命题公式可由这些联结词表示,但不能再少一个。如 ,。因为 PQ (PQ)如 ,。因为 PQ (PQ)30常用的逻辑等价式 A B (A B)(B A)(等价式)A B A B (蕴含式)A A A,A A A (幂等律)A B B A,A B B A (交换律)A (B C)(A B)C A (B C)(A B)C (结合律)A (A B)A,A (A B)A (吸收律)A (B C)(A B)(A C)A (B C)(A B)(
14、A C)(分配律)A 0 A,A 1 A (同一律)A 0 0,A 1 1 (零律)A A 1,A A 0 (否定律)(A B)A B,(A B)A B(德摩根律)31 A A (双重否定律)A B B A (假言易位)A B A B (等价否定式)(A B)(A B)A (归谬律)A B (A B)(A B)(异或等值式)32 以上公式的证明有两种方法:(1)真值表;(2)利用公式。例例:证明吸收律A (A B)A。证证一:ABA BA (A B)0000010010011111A (A B)A。33证证二:A (A B)(A 1)(A B)A (1 B)A 1 A A (A B)A。34代
15、换规则 在等值式中某命题变项用新的命题公式取代,得到新的等值式。如由 A A A 可产生 (P Q)(P Q)(P Q)等等。等值演算:从某公式A推导出新公式B,且使 A B。由基本等值式可以产生无数个不同等值式。35 重言式、永真式:G在所有的赋值下都是真的。矛盾式、永假式:G在所有的赋值下都是假的。可满足式:除矛盾式以外的公式。仅可满足式:除重言式和矛盾式以外的公式。6.5 重言式与蕴含式重言式与蕴含式36例:G P PQ 1PQ P G0011011110011101 G 是重言式。PQ P PQK00110011101000011011 K P(PQ)K是可满足式。(仅可满足式)H P
16、 PQ 0 H 是矛盾式。PQ P H001001101000110037重言蕴含式的三种等价定义重言蕴含式的三种等价定义定义定义1:设G,H是两个公式,如果对任意赋值I,都有TI(G)TI(H),则称G重言蕴含H,记作G H.定义定义2:设G,H是两个公式,对任意赋值I,如果G为真,必有H为真,则称G重言蕴含H,记作G H.定义定义3:设G,H是两个公式,如果(GH)是恒真公式,则称G重言蕴含H,记作G H.例例1:证P PG.证1:PGPG000011101111由定义1得证.证2:若P 1,则PG 1G 1由定义2得证.证3:P(PG)P(PG)PPG 1G 1由定义3得证.38(1)证
17、明两个公式等值,化简公式;(2)判别公式的类型;(3)解决实际问题。等值式的推演能够解三类问题:39例例1 证明(1)(PQ)(PQ)P (2)P(QR)(PQ)R 证证:(1)(PQ)(PQ)P(QQ)P1 P(PQ)(PQ)P(2)P(QR)P(QR)PQR (PQ)R (PQ)R P(QR)(PQ)R 40例例2 化简(AB)(BA)C.解解:BA BA AB AB。(AB)(BA)C(AB)(AB)C 1C(由等价的定义:当P、Q的真值相同时,PQ的真值为 1)C.41例例3 判别下列公式的类型:(1)Q(PQ)P).解解:Q(PQ)P)Q(PQ)P)PQ(PQ)1.公式Q(PQ)P)
18、为重言式。42(2)(PP)(QQ)R).解解:(PP)(QQ)R)1(0R)10 0.公式(PP)(QQ)R)为矛盾式。(3)(PQ)P.解解:(PQ)P (PQ)P P当P1,公式 0;当P0,公式 1。公式(PQ)P是可满足式。43对偶式 对偶式:在一个不含联结词和的公式里,将换成,换成,1 换成0,0换成1,得一新公式,称为原公式的对偶式.将一个等值式的等号两端换成其对偶式,得到一新等值式,称为原等值式的对偶式.对偶性质:如果一个等值式是成立的,其对偶等值式也成立.6.6 范式范式44 公式的形式千变万化:G G (G H)G G G 1等等,是否有标准形式?定义定义:有限个命题变项或
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