Логические функции и логические уравнения

Дипломная работа - Математика и статистика

Другие дипломы по предмету Математика и статистика

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

 

Логические функции и логические уравнения

Введение

 

Математика является наукой, в которой все истины доказываются с помощью умозаключений.

В логических теориях описываются процессы умозаключений и законы мышления, которые позволяют из истинности одних суждений делать заключения об истинности или ложности других суждений.

Впервые в истории идеи о построении логики на математической основе были высказаны Г.В.Лейбницем в конце 17 столетий. Им были заложены основы для алгебраизации логики и построения логических исчислений. Он говорил: Мы употребляем знаки не только для того, чтобы передать наши мысли другим лицам, но и для того, чтобы облегчить сам процесс нашего мышления.

С помощью математической логики решаются проблемы, выясняющие общие свойства математических теорий (например, проблемы непротиворечивости, полноты, разрешимости и др.).

Целью и задачей работы является рассмотрение элементов алгебры логики, логических функций и логических уравнений, а так же их решения, построением таблицы истинности и с помощью метода упрощения и разложения на части.

При этом предполагается, что вывод зависит только от способа связи входящих в него утверждений и их строения, а не от их конкретного содержания.

1.Алгебра логики

 

Алгебра логики - это математический аппарат, с помощью которого записывают, вычисляют, упрощают и преобразовывают логические высказывания.

Создателем алгебры логики является живший в ХIХ веке английский математик Джордж Буль, в честь которого эта алгебра названа булевой алгеброй высказываний.

 

1.1 Логическая переменная

 

Логическая переменная в алгебре логики может принимать одно из двух возможных значений: TRUE - истина, FALSE - ложь. Эти значения в цифровой технике принято рассматривать как логическую "1" (TRUE) и логический "0" (FALSE), или как двоичные числа 1 и 0.

 

1.2 Функции в алгебре логики

 

Логическая функция - это функция логических переменных, которая может принимать только два значения : 0 или 1. В свою очередь, сама логическая переменная (аргумент логической функции) тоже может принимать только два значения : 0 или 1.

С помощью логических переменных и символов логических операций любое высказывание можно формализовать, то есть заменить логической функцией.

 

1.3Логические операции

 

???ОтрицаниеКонъюнкцияДизъюнкцияИмпликацияЭквивалентность

1.4 Законы алгебры логики

 

В алгебре логики выполняются следующие основные законы, позволяющие производить тождественные преобразования логических выражений:

 

ЗаконИЛИИПереместительный (Коммутативный) Сочетательный (Ассоциативный) Распределительный (Дистрибутивный) Правила де МорганаИдемпотенцииПоглощенияСклеиванияОперация переменной с ее инверсиейОперация с константамиДвойного отрицания

Формулы склеивания (закон исключения)

 

Формулы поглощения

 

 

Решение логических функций и уравнений

Разнообразие логических задач очень велико. Способов их решения тоже немало. Но наибольшее распространение получили следующие три способа решения логических задач:

средствами алгебры логики;

табличный;

с помощью рассуждений.

В курсовой работе рассматриваются только первые два случая решения задач.

Обычно используется следующая схема решения:

1.изучается условие задачи;

2.вводится система обозначений для логических высказываний;

.конструируется логическая формула, описывающая логические связи между всеми высказываниями условия задачи;

.определяются значения истинности этой логической формулы;

.из полученных значений истинности формулы определяются значения истинности введённых логических высказываний, на основании которых делается заключение о решении.

Пример 1.

Является ли функция тождественно истинной?

Решение. Решить данную задачу можно двумя способами.

Первый способ - минимизация логической функции.

 

 

Избавимся от операций импликации и эквивалентности, заменив эти операции на комбинацию конъюнкции, дизъюнкции и инверсии.

 

 

Последовательно несколько раз применим формулы поглощения

 

.

 

Следовательно, данная функция не является тождественно-истинной.

Второй способ - построение таблицы истинности. У тождественно-истинной функции в последнем столбце таблицы истинности должны стоять все единицы.

У функции три переменные, следовательно, количество строк в таблице 23= 8. Подсчитаем количество операций и установим порядок их выполнения.

 

Пять логических операций, следовательно, количество столбцов в таблице истинности - 3+5=8.

 

0000111100101101010100100111010110010010101101011101001011110101

Анализ построенной таблицы показывает, что существует набор входных переменных, при котором функция равна 0. Следовательно, данная функция не является тождественно-истинной.

Пример 2.

Условие изменения логической функции при одновременном изменении аргументов .

Решение: Дана логическая функция от трех переменных

 

.

 

Изменим одновременно переменные :

 

.

Постоим таблицу истинности для двух функций:

 

00011000101100