Элементы алгебры логики

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 649.

Одним из направлений теоретической информатики является алгебра логики. Основы алгебры логики изучаются в школьном курсе информатики в 8 классе. Кратко об элементах алгебры логики можно прочитать в данной статье.

Элементы алгебры логики

Одним из разделов теоретической информатики является алгебра логики. Некоторые элементы алгебры логики доступны для понимания уже на школьном уровне.

Первые элементы алгебры логики были описаны в 19 веке в работах английского математика Джорджа Буля. Он первый высказал мысль о связи логики с математикой.

Высказывания

Объектом изучения алгебры логики являются высказывания, которые представляют собой повествовательные предложения, которые могут быть однозначно оценены как истинные или ложные. Истинность высказывания обозначают единицей, ложность – нулем. Примером высказывания может быть предложение «Москва столица Российской федерации».

Высказывания принято обозначать латинскими буквами.

Не все предложения, несущие ту или иную информацию можно назвать высказываниями. Например, вопросительные или побудительные предложения – это не высказывания. Также не являются высказываниями математические выражения с переменными.

Например, не являются высказываниями следующие предложения:

Сколько весит слон?
Летайте самолетами Аэрофлота!
5*х + 8*y = 24
Этот фильм самый лучший.

Алгебра логики изучает методы работы с высказываниями.

Действия над высказываниями

Высказывания как объекты могут быть операндами следующих логических действий

Пересечение.
Объединение.
Инверсия.

Наглядно логические операции поясняют круги Эйлера или диаграммы Венна.

Пересечение

Пересечение – это действие над высказываниями, в результате которого будет получено новое высказывание истинное только в том случае, когда и исходные высказывания одновременно истинны.

Например, для высказываний «На каникулах я поеду в Волгоград» и «Выходные я проведу у бабушки» результатом операции пересечения будет новое высказывание «На каникулах я поеду в Волгоград и выходные я проведу у бабушки», которое является истиной только в том случае, когда истины оба исходных утверждения одновременно

Пересечение также называют логическим умножением, конъюнкцией или логическим И.

Обозначают знаками И, & или ∩.

Рис. 1. Диаграмма Венна для операции пересечения

На диаграмме операция пересечения выглядит как закрашенная область – представляющая собой общую для каждого операнда часть.

Объединение

Объединение – представляет собой действие над двумя высказываниями, в результате которого будет получено новое высказывание, ложное в том случае, когда одно из двух исходных операндов ложно.

Например, для исходных высказываний «На каникулах я поеду в Волгоград» и «На каникулах я поеду в Питер» результатом операции объединения будет высказывание «На каникулах я поеду в Волгоград или на каникулах я поеду в Питер», которое ложно только в том случае, когда ложны оба исходных высказывания. Если хотя бы одно из первоначальных высказываний является правдой, то и результат будет иметь значение «Истина».

Объединение также называют логическим сложением, дизъюнкцией, логическим ИЛИ.

Для ее обозначения используются знаки: ИЛИ, +, U.

Рис. 2. Диаграмма Венна для операции объединения

На диаграмме Венна операция объединения представляет собой всю область, относящуюся и к первому и ко второму операнду.

Инверсия

Инверсия – унарная логическая операция, заключающаяся в изменении на противоположное значение.

Например, высказывание «На каникулах я поеду в Волгоград» в инверсной форме будет выглядеть так «На каникулах я не поеду в Волгоград».

Инверсию обозначают знаками НЕ, ¬, ¯.

Инверсия на диаграмме Венна выглядит как область, не относящаяся к операнду.

Рис. 3. Диаграмма Венна для операции инвертирования

Аксиомы алгебры логики

В математике есть понятие аксиома – постулат, не требующий доказательств.

В математической логике также есть бездоказательные утверждения, касающиеся логических операций над высказываниями.

Для объединения справедливы аксиомы:

А + 0 = А
А + 1 = 1
А + А = А
А + НЕ(А) = 1

Для пересечения характерны такие аксиомы:

А & 0 = 0
А & 1 = А
А & А = А
А & НЕ(А) = О

Для операции инверсии применима аксиома двойного отрицания НЕ (НЕ (А)), когда дважды проинвертировав операнд получают в итоге само исходное значение.

Что мы узнали?

Алгебра логики стоит на стыке математики и информатики и составляет теоретическую базу, на основе которой строятся методы работы с информацией. Объектом изучения этого направления является высказывания. Основными логическими операциями являются пересечение, объединение и инверсия. В алгебре логики действуют ряд аксиом.