Решение элементарных задач булевой алгебры.
методическая разработка по алгебре (7 класс) на тему

А

Не А

0

1

1

0

А

В

А и В

Коньюнкия

(умножение)

А или В

Дизьюнкция

(сложение)

Либо А либо В

(строгая дизьюнкция)

(+)

Импликация

Если А, то В

→

Эквиваленция

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

1

1

1

0

1

0

0

1

1

0

0

1

1

1

1

0

1

1

«Земля   имеет форму куба»     ИЛИ    «Сентябрь – зимний месяц».

1

«Земля   имеет форму куба»     И    «Сентябрь – зимний месяц».

2

«Земля   имеет форму  шара»    ИЛИ    «Сентябрь – зимний месяц».

3

«Земля   имеет форму  шара»     И    «Сентябрь – зимний месяц».

4

«Земля   имеет форму  шара»    ИЛИ    «Сентябрь –  осенний  месяц».

5

«Земля   имеет форму  шара»    И   «Сентябрь –  осенний  месяц».

6

НЕ «Земля имеет форму куба»  ИЛИ  НЕ «Сентябрь – осенний месяц».

7

НЕ «Земля имеет форму  куба»   И  НЕ   «Сентябрь – осенний месяц».

8

«Земля имеет форму шара»   ИЛИ  НЕ   «Сентябрь – осенний месяц».

9

«Земля имеет форму шара»   И  НЕ   «Сентябрь – осенний месяц».

10

A

B

C

C

AvB

AvB ⇒C

0

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

    Логика очень древняя наука. Ещё в античные времена была известна формальная логика, позволяющая делать заключения о правильности какого-либо суждения не по его фактическому содержанию, а только по форме его построения. Например, уже в древности был известен закон исключения третьего. Его содержательная трактовка была такова: «Во время своих странствований Платон был в Египте ИЛИ не был Платон в Египте». В такой форме это или любое другое выражение будут правильны (тогда говорили: истинно). Ничего другого быть не может: Платон либо был, либо не был в Египте - третьего не дано. 
    Другой закон логики - закон непротиворечивости. Если сказать: «Во время своих странствий Платон был в Египте И не был Платон в Египте», то очевидно, любое высказывание, имеющее такую форму, всегда будет ложно. Если из теории следуют два противоречащих друг другу вывода, то такая теория безусловно неправильная (ложная) и должна быть отвергнута. 
    Ещё один закон, известный в древности - закон отрицания: «Если НЕверно, что Платон НЕ был в Египте, то значит, Платон был в Египте». 
    Формальная логика основана на “высказываниях”. “Высказывание” - это основной элемент логики, определяемый как повествовательное предложение, относительно которого можно однозначно сказать, истинное или ложное утверждение оно содержит. 
    Например: Листва на деревьях опадает осенью. Земля прямоугольная. 
    Первое высказывание содержит истинную информацию, а второе - ложную. Вопросительное, побудительное и восклицательное предложения не являются высказываниями, так как в них ничего не утверждается и не отрицается. 
    Пример предложений, не являющихся высказываниями: Не пейте сырую воду! Кто не хочет быть счастливым? 
    Высказывания могут быть и такими: 2>1, Н2О+SO3=H2SO4. Здесь используются языки математических символов и химических формул. 
    Приведённые выше примеры высказываний являются простыми. Но из простых высказываний можно получить сложные, объединив их с помощью логических связок. Логические связки - это слова, которые подразумевают определённые логические связи между высказываниями. Основные логические связки издавна употребляются не только в научном языке, но и в обыденном, - это “и”, “или”, “не”, “если ... то”, “либо ... либо” и другие известные нам из русского языка связки. В рассмотренных нами трёх законах формальной логики использовались связки “и”, “или”, “не”, “если ... то” для связи простых высказываний в сложные. 
    Высказывания бывают общими, частными и единичными. Общее высказывание начинается со слов: всё, все, всякий, каждый, ни один.Частное высказывание начинается со слов: некоторые, большинство и т.п. Во всех других случаях высказывание является единичным. 
    Формальная логика была известна в средневековой Европе, она развивалась и обогащалась новыми законами и правилами, но при этом вплоть до 19 века она оставалась обобщением конкретных содержательных данных и её законы сохраняли форму высказываний на разговорном языке.

    В 1847 году английский математик Джордж Буль, преподаватель провинциального университета в маленьком городке Корке на юге Англии разработал алгебру логики. 
    Алгебра логики очень проста, так как каждая переменная может принимать только два значения: истинно или ложно. Трудность изучения алгебры логики возникает из-за того, что для обозначения переменных принимают символы 0 и 1, которые по написанию совпадают с обычными арифметическими единицей и нулём. Но совпадение это только внешнее, так как смысл они имеют совсем иной. 
    Логическая 1 означает, что какое-то событие истинно, в противоположность этому логический 0 означает, что высказывание не соответствует истине, т.е. ложно. Высказывание заменилось на логическое выражение, которое строится из логических переменных (А, В, Х, …) и логических операций (связок). 
    В алгебре логики знаки операций обозначают лишь три логические связки ИЛИ, И, НЕ. 
    1.Логическая операция ИЛИ. Логическую функцию принято задавать в виде таблицы. В левой части этой таблицы перечисляются все возможные значения аргументов функции, т.е. входные величины, а в правой указывается соответствующее им значение логической функции. Для элементарных функций получается таблица истинности данной логической операции. Для операции ИЛИ таблица истинности имеет вид:

    Операцию ИЛИ называют также логическим сложением, и потому её можно обозначать знаком «+». 
    Рассмотрим сложное единичное высказывание: «Летом я поеду в деревню или в туристическую поездку». Обозначим через А простое высказывание «Летом я поеду в деревню», а через В - простое высказывание «Летом я поеду в туристическую поездку». Тогда логическое выражение сложного высказывания имеет вид А+В, и оно будет ложным только, если ни одно из простых высказываний не будет истинным. 
    2. Логическая операция И. Таблица истинности для этой функции имеет вид:

    Из таблицы истинности следует, что операция И - это логическое умножение, которое ничем не отличается от традиционно известного умножения в обычной алгебре. Операцию И можно обозначить знаком по-разному:

    В формальной логике операции логического умножения соответствуют связки и, а, но, хотя. 
    3. Логическая операция НЕ. Эта операция является специфичной для алгебры логики и не имеет аналога в обычной алгебре. Она обозначается чертой над значением переменной, либо знаком приставки перед значением переменной:

    Читается в обоих случаях одинаково «Не А». Таблица истинности для этой функции имеет вид:

    В вычислительной технике операцию НЕ называют отрицанием или инверсией, операцию ИЛИ - дизъюнкцией, операцию И - конъюнкцией. Набор логических функций “И”, “ИЛИ”, “НЕ” является функционально полным набором или базисом алгебры логики. С помощью него можно выразить любые другие логические функции, например операции “строгой дизъюнкции”, “импликации” и “эквивалентности” и др. Рассмотрим некоторые из них. 
    Логическая операция “строгая дизъюнкция”. Этой логической операции соответствует логическая связка “либо ... либо”. Таблица истинности для этой функции имеет вид:

    Операция “строгая дизъюнкция” выражается через логические функции “И”, “ИЛИ”, “НЕ” любой из двух логических формул:

и иначе называется операцией неравнозначности или “сложения по модулю 2”, так как при сложении чётного количества единиц, результатом будет “0”, а при сложении нечётного числа единиц, результат станет равен “1”. 
    Логическая операция “импликация”. Выражение, начинающееся со слов если, когда, коль скоро и продолжающееся словами то, тогда,называется условным высказыванием или операцией «импликация». Таблица истинности для этой функции имеет вид:

    Операцию “импликация” можно обозначить по-разному:

    Эти выражения эквивалентны и читаются одинаково: «Игрек равен импликации от А и В». Операция “импликация” выражается через логические функции “ИЛИ”, “НЕ” в виде логической формулы

    Логическая операция “эквивалентность” (равнозначность). Этой логической операции соответствуют логические связки “если и только если”, «тогда и только тогда, когда». Таблица истинности для этой функции имеет вид:

    Операция “эквивалентность” обозначается по-разному. Выражения

обозначают одно и тоже, и можно сказать, что А эквивалентна В, если и только если они равнозначны. Логическая операция “эквивалентность” выражается через логические функции “И”, “ИЛИ”, “НЕ” в виде логической формулы

    С помощью алгебры логики можно очень кратко записать законы формальной логики и дать им математически строгое доказательство.

    В алгебре логики, как в элементарной, справедливы переместительный(закон коммутативности), сочетательный (закон ассоциативности) и распределительный (закон дистрибутивности) законы, а также аксиома идемпотентности (отсутствие степеней и коэффициэнтов) и др., в записях которых используются логические переменные, принимающие только два значения - логический ноль и логическая единица. Применение этих законов позволяет производить упрощение логических функций, т.е. находить для них выражения, имеющие наиболее простую форму. Основные аксиомы и законы алгебры логики приведены в таблице:

    Примеры использования основных аксиом и законов: