Отыскание нормальных форм Упражнения.
Приведите равносильными преобразованиями каждую из следующих формул к дизъюнктивной нормальной форме:
а) (XZ)(X→Y);
б) (XY)(Z→T);
в) (X(YZ))(XZ);
г) ((X→Y)→(Z→X))→(Y→Z);
д) (X→(Y→Z))→((X→Z)→(X→Y)).
Решение:
а)(XZ)(X→Y)(XZ)(XY)XZ(XY)(XZX)(XZY)(XZ)(XYZ).
Приведите равносильными преобразованиями каждую из формул задачи 5.1. к конъюнктивной нормальной форме.
Решение:
а) (XZ)(X→Y)(XZ)(XY)ZX(XY)ZX.
Равносильными преобразованиями приведите каждую из следующих формул к СДН – форме:
а) (XZ)(YZ);
б) (XY)(YZ);
в) X(YZ);
г) (XY)(ZT);
д) ((XY)Z)(XZ);
е) ((XY)(XZ))(Y(ZY));
ж) XYZ;
з) (XYZ)(XT)(ZT);
и) (XY)(XY)(XZ)(XZ)(YZ)( YZ);
к) X(XY)(YZ)(ZT);
л) XYZST.
Решение:
а) Сначала приводим формулу к ДНФ
(XZ)(YZ)(XY)Z
Конъюнктивный одночлен XY не является совершенным от трех переменных X, Y, Z т.к. в него не входит переменная Z. Введение её осуществляется следующим образом:
XYXY1XY(ZZ)(XYZ)(XYZ).
Далее, в одночлене Z отсутствуют две переменные X и Y. Введем сначала в этот одночлен переменную Y:
ZZ1Z(YY)(YZ)(YZ)
Наконец, в каждый из конъюнктивных одночленов YZ и YZ введем отсутствующую в них переменную Х:
Z(YZ)(YZ)(YZ1)(YZ1)(YZ(XX))(YZ(XX))(YZX)(YZX)(YZX)(YZX)(XYZ)(XYZ)(XYZ)(XYZ)
Итак, данная формула имеет следующую СДНФ:
(XZ)(YZ)(XYZ)(XYZ)(XYZ)(XYZ)(XYZ)(XYZ)(XYZ)(XYZ)(XYZ)(XYZ)(XYZ).
Равносильными преобразованиями приведите каждую из следующих формул к СКН – форме:
а) (XZ)(YZ);
б) (XY)Z;
в) (XY)(XZ);
г) (XY)(ZT);
д) (XYZ)T;
е) XYZ;
ж) (XY)(YZ)(ZT);
з) XY(ZT);
и) (XY)Z;
к) XYZT;
л) (XY)(XYZ)Z.
Решение:
а) Сначала приводим формулу к КНФ:
(XZ)(YZ)Z(XY).
Дизъюнктивный одночлен XY не является совершенным, т.к. в него не входит переменная Z. Введение этой переменной осуществляется следующим образом:
XYXY0XY(ZZ)(XYZ)(XYZ).
Далее, в одночлене Z отсутствуют две переменные X и Y. Введем сначала переменную Y:
ZZ0Z(YY)(YZ)(YZ).
Наконец, в каждый из дизъюнктивных одночленов YZ и (YZ) введем отсутствующую в них переменную Х:
Z(YZ)(YZ)(YZ0)(YZ0)(YZ(XX))(YZ(XX))(XYZ)(XYZ)(XYZ)(XYZ).
Подставляя полученные выражения в данную формулу и выбрасывая повторяющийся дизъюнктивный одночлен (на основании закона идемпотентности), получаем СКНФ для данной формулы:
(XZ)(YZ)(XYZ)(XYZ)(XYZ)(XYZ)(XYZ)(XYZ)(XYZ)(XYZ)(XYZ)(XYZ)(XYZ).
Применяя равносильные преобразования, найдите СДНФ для формул из задач 5.1, а также для следующих формул:
е) (XY)(YZT)(XYZT);
ж) ((X→Y)→Y)→(X→(YX));
з) (XY→X)((XY)→Y).
Применяя равносильные преобразования, найдите СКНФ для формул из задачи 5.1., а также для следующих формул:
е) (XY)(YZ)(ZT);
ж) X(YZ)(XYZ);
з) (X(YZ))→((XY)Z).
По данному набору значений переменных постройте конъюнктивный одночлен, принимающий значение 1 только на этом наборе значений переменных:
а) (0;0); г) (0, 1, 1);
б) (0;1); д) (1, 0, 0);
в) (1;1); е) (1, 0, 1, 1).
Используя СДНФ, найдите формулу, принимающую значение 1 на следующих наборах значений переменных, и только на них:
а) F(0;0)=F(1;1)=1;
б) F(1;0)=1;
в) F(0,1,0)=F(1,0,1)=F(1,1,1)=1;
г) F(0,1,1)=F(1,1,0)=1;
д) F(1,0,0)=F(0,1,0)=F(0,0,1)=1;
е) F(0,1,1)=F(1,0,1)=F(1,1,0)=F(1,1,1)=1;
ж) F(0,0,0)=F(0,1,0)=F(1,1,1)=1;
з) F(0,1,0,1)=F(1,0,1,0)=F(1,0,0,0)=F(1,1,1,0)=F(1,1,1,1)=1.
Решение: ж) Первому условию удовлетворяет лишь конъюнктивный одночлен
XYZ, второму - XYZ, третьему – XYZ.
Тогда формула F(X,Y,Z)=(XYZ)(XYZ)(XYZ) обращается в 1, если и только если XYZ обращается в 1, или XYZ обращается в 1, или XYZ обращается в 1, т.е. если и только если (X,Y,Z)=(0,0,0), или (X,Y,Z)=(0,1,0), или (X,Y,Z)=(1,1,1). Следовательно, F(X,Y,Z)- искомая формула.
Докажите, что всякая выполнимая формула алгебры высказываний обладает, и притом единственной, СДНФ.
По данному набору значений переменных постройте дизъюнктивный одночлен, принимающий значения 0 только на этом наборе значений переменных:
а) (0,0); г) (0,1,1);
б) (1,0); д) (1,0,1);
в) (1,1); е) (1,0,0,1).
Используя СКНФ, найдите формулу, принимающую значение 0 на следующих наборах значений переменных, и только на них:
а) F(0, 1) = F(1, 1) = 0;
б) F (0, 1) = 0;
в) F(0, 1, 1) = 0;
г) F(1, 0, 0) = F(1, 0, 1) = 0;
д) F(0, 1, 1) = F(0, 0, 0) = F(0, 1, 0) = 0;
е) F(1, 1, 1) = F(0, 0, 1)= F(1, 1, 0) = F(1, 0, 0)= 0;
ж) F(0, 0, 0) = F(0, 1, 0) = F(1, 1, 1) =0;
з) F(1, 1, 0, 1) = F(0, 0, 1, 0) = F(1, 0, 1, 0)= F(0, 0, 1, 1) =0;
Решение: ж) Первому условию удовлетворяет лишь следующий дизъюнктивный одночлен X v Y v Z, второму - X v Y v Z, третьему - X v Y v Z. Тогда следующая формула F(X, Y, Z) = (X v Y v Z) (X v Y v Z) (X v Y v Z) обращается в 0, если и только если X v Y v Z обращается в 0, или X v Y v Z обращается в 0, или X v Y v Z обращается в 0, т.е. если и только если (X, Y, Z) = (0, 0, 0), или (X, Y, Z) = (0, 1, 0), или (X, Y, Z) = (1, 1, 1) следовательно F(X, Y, Z) – искомая формула.
Докажите, что всякая опровержимая формула алгебры высказываний обладает, и притом единственной СКНФ.
Для каждой из следующих формул алгебры высказываний найдите СДНФ и СКНФ с помощью ее таблицы истинности:
а) (X Y) (X v Y);
б) X Y;
в) (X Y) v Z;
г) (X Z) (X Y);
д) X v (Y (Z (X Y)));
е) ((X Y) v Z) T;
ж) (X ((Y Z) v T)) v T;
з) X Y;
и) (X v Y) Z;
к) (X Y Z) v T;
л) (X v Y) (X (Y Z));
м) X Y ((Z (X Y));
н) (X Y) v (Y Z) v (Z T).
Решение: Составим сначала таблицу истинности этой формулы:
X | Y | (XY) | (XY) | (XY)(XY) |
0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
Для нахождения СДНФ выбираем наборы значений переменных, на которых формула обращается в 1, подобно тому как это делалось в задаче 5.8, записываем совершенную дизъюнктивную нормальную форму для данной формулы:
(XY)(XY)(XY)(XY).
Для нахождения СКНФ выбираем наборы значений переменных, на которых формула обращается в 0, подобно тому как это делалось в задаче 5.11, записываем совершенную конъюнктивную нормальную форму для данной формулы:
(XY)(XY)(XY) (X v Y).
Докажите, что отрицание F всякой формулы F алгебры высказываний равно дизъюнкции тех и только тех совершенных конъюнктивных одночленов, которые не входят в СДНФ формулы F.
Докажите, что отрицание F всякой формулы F алгебры высказываний равно конъюнкции тех и только тех совершенных дизъюнктивных одночленов, которые не входят в СКНФ формулы F.
Применяя утверждение в задачи 5.14, перейдите от СДНФ к СКНФ:
а) F = (X Y Z) v (X Y Z) v (X Y Z) v (X Y Z) v (X Y Z);
б) F = (X Y) v (X Y);
в) F = (X Y) v (X Y);
г) F = (X Y Z) v (X Y Z) v (X Y Z) v (X Y Z) v (X Y Z);
д) F = (X Y Z) v (X Y Z);
е) F = (X Y Z) v (X Y Z) v (X Y Z) v (X Y Z) v (X Y Z) v (X Y Z) v (X Y Z) v (X Y Z);
ж) F = (X Y Z T) v (X Y Z T) v (X Y Z T) v (X Y Z T) v (X Y Z T) v (X Y Z T);
Решение: а) Согласно задаче 5.14. имеем: отрицание формулы имеет следующую СДНФ:
F (X Y Z) v (X Y Z) v (X Y Z).
Теперь находим отрицание этой формулы:
F F ((X Y Z) v (X Y Z) v (X Y Z)) (X Y Z) (X Y Z) (X Y Z).
Это и есть СКНФ данной формулы F.
Применяя утверждение задачи 5.15., перейдите от СКНФ к СДНФ:
а) F = (X v Y v Z) (X v Y v Z) (X v Y v Z) (X v Y v Z);
б) F = (X v Y) (X v Y);
в) F = (X v Y) (X v Y);
г) F = (X v Y) (X v Y) (X v Y) (X v Y);
д) F = (X v Y v Z) (X v Y v Z) (X v Y v Z) (X v Y v Z);
е) F = (X v Y v Z) (X v Y v Z) (X v Y v Z);
ж) F = (X v Y v Z v T) (X v Y v Z v T) (X v Y v Z v T) (X v Y v Z v T) (X v Y v Z v T) (X v Y v Z v T);
Решение подобно №5.16.
- Хакасский государственный университет им. Н.Ф.Катанова математическая логика
- Содержание
- Литература.
- Введение.
- Алгебра высказываний.
- §1. Высказывания и операции над ними.
- Упражнения.
- §2. Формулы алгебры высказываний. Виды формул.
- Упражнения.
- §3 Логическое следствие
- Основные методы установления верности логического следствия:
- Упражнения
- §4 Равносильность формул алгебры высказываний.
- Упражнения
- §5 Нормальные формы для формул алгебры высказываний.
- Отыскание нормальных форм Упражнения.
- Применение нормальных форм.
- Нахождение следствий из посылок.
- Нахождение посылок для данных следствий.
- § 6. Булевы функции (функции алгебры логики).
- Классы булевых функций.
- Упражнения.
- §7. Алгебра логики и релейно-контактные схемы.
- Анализ релейно-контактных схем. Упражнения.
- Синтез релейно-контактных схем.
- §8. Особые методы минимизации.
- Графический метод.
- М атрица Карно.
- Метод неопределенных коэффициентов.
- М етод минимизирующих карт.
- М етод Квайна.
- Упражнения.
- Примерные варианты контрольных работ.