Disjunktivní a konjunktivní lní tvar formule. 2.přednáška

Podobné dokumenty
Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

Jak jsem potkal logiku. Převod formule do (úplného) disjunktivního tvaru. Jan Hora

Výroková logika - opakování

Formální systém výrokové logiky

Neuronové sítě Minimalizace disjunktivní normální formy

Logické proměnné a logické funkce

Logika. 2. Výroková logika. RNDr. Luděk Cienciala, Ph. D.

Matematická logika. Miroslav Kolařík

Klasická výroková logika - tabulková metoda

12. Booleova algebra, logická funkce určitá a neurčitá, realizace logických funkcí, binární kódy pro algebraické operace.

Úplný systém m logických spojek. 3.přednáška

Booleovská algebra. Booleovské binární a unární funkce. Základní zákony.

Booleova algebra. ZákonyBooleovy algebry Vyjádření logických funkcí

Výroková logika. Teoretická informatika Tomáš Foltýnek

Marie Duží

Úvod do TI - logika Výroková logika - pokračování (3.přednáška) Marie Duží

Výroková a predikátová logika - II

Základy logiky a teorie množin

Spojování výroků (podmínek) logickými spojkami

Úvod do logiky (VL): 9. Úplná disjunktivní / konjunktivní normální forma a její minimalizace

Místo pojmu výroková formule budeme používat zkráceně jen formule. Při jejich zápisu

Základní pojmy matematické logiky

LOGIKA VÝROKOVÁ LOGIKA

Logika II. RNDr. Kateřina Trlifajová PhD. Katedra teoretické informatiky Fakulta informačních technologíı BI-MLO, ZS 2011/12

Cvičení 4. negace konjunkce disjunkce implikace ekvivalence. a) Najděte UDNF, UKNF a stanovte log. důsledky. 1) [p (p q)] [( p q) (q p)]

LOGICKÉ OBVODY 2 kombinační obvody, minimalizace

Normální formy. (provizorní text)

Výroková a predikátová logika - II

Výroková a predikátová logika - II

Predikátová logika. prvního řádu

Logika. 5. Rezoluční princip. RNDr. Luděk Cienciala, Ph. D.

1 Výroková logika 1. 2 Predikátová logika 3. 3 Důkazy matematických vět 4. 4 Doporučená literatura 7

Matematika pro informatiky KMA/MATA

Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

teorie logických spojek chápaných jako pravdivostní funkce

P4 LOGICKÉ OBVODY. I. Kombinační Logické obvody

Obsah. Vymezení použitých pojmů

VÝUKOVÝ MATERIÁL. Bratislavská 2166, Varnsdorf, IČO: tel Číslo projektu

Booleovská algebra. Pravdivostní tabulka. Karnaughova mapa. Booleovské n-krychle. Základní zákony. Unární a binární funkce. Podmínky.

Matematická indukce, sumy a produkty, matematická logika

Pro každé formule α, β, γ, δ platí: Pro každé formule α, β, γ platí: Poznámka: Platí právě tehdy, když je tautologie.

Binární logika Osnova kurzu

Výroková logika II. Negace. Již víme, že negace je změna pravdivostní hodnoty výroku (0 1; 1 0).

3.10 Rezoluční metoda ve výrokové logice

Y36SAP Y36SAP-2. Logické obvody kombinační Formy popisu Příklad návrhu Sčítačka Kubátová Y36SAP-Logické obvody 1.

Sémantika výrokové logiky. Alena Gollová Výroková logika 1/23

průniku podmnožin, spojení je rovno sjednocení podmnožin a komplement je doplněk Obr. 5: Booleovy algebry

Logika Libor Barto. Výroková logika

Kapitola Výroky

výrok-každésdělení,uněhožmásmyslseptát,zdaječinenípravdivé, aproněžprávějednaztěchtodvoumožnostínastává.

Každé formuli výrokového počtu přiřadíme hodnotu 0, půjde-li o formuli nepravdivou, a hodnotu 1, půjde-li. α neplatí. β je nutná podmínka pro α

Rezoluce ve výrokové logice

Výroková logika. Sémantika výrokové logiky

DIGITÁLN LNÍ OBVODY A MIKROPROCESORY 1. ZÁKLADNÍ POJMY DIGITÁLNÍ TECHNIKY

2. LOGICKÉ OBVODY. Kombinační logické obvody

1 Úvod do matematické logiky

λογος - LOGOS slovo, smysluplná řeč )

VÝROKOVÁ LOGIKA. Výrok srozumitelná oznamovací věta (výraz, sdělení), která může být buď jen pravdivá nebo jen nepravdivá..

Výroková logika syntaxe a sémantika

Logika III. RNDr. Kateřina Trlifajová PhD. Katedra teoretické informatiky Fakulta informačních technologíı BI-MLO, ZS 2011/12

Matice. Předpokládejme, že A = (a ij ) je matice typu m n: diagonálou jsou rovny nule.

Základy matematiky pro FEK

Matematika I. Přednášky: Mgr. Radek Výrut, Zkouška:

1 Výrok a jeho negace

Úvod do informatiky. Miroslav Kolařík

Výroková logika. p, q, r...

Rezoluční kalkulus pro výrokovou logiku

Vektory a matice. Obsah. Aplikovaná matematika I. Carl Friedrich Gauss. Základní pojmy a operace

V této výukové jednotce se student seznámí se základními pojmy a algoritmy ve výrokové logice.

Úvod do logiky (VL): 8. Negace výroků

Úvod do logiky (VL): 7. Ekvivalentní transformace

Úvod do logiky (VL): 4. Zjištění průběhu pravdivostních hodnot formule tabulkovou metodou

Unární je také spojka negace. pro je operace binární - příkladem může být funkce se signaturou. Binární je velká většina logických spojek

Která tvrzení jsou pravdivá nezávisle na tom, který den v týdnu byla vyslovena? Tvrzení trosečníka Dana.

Základy matematiky pro FEK

Kapitola 1. Úvod. 1.1 Značení. 1.2 Výroky - opakování. N... přirozená čísla (1, 2, 3,...). Q... racionální čísla ( p, kde p Z a q N) R...

Základy logiky Logika a logické systémy. Umělá inteligence a rozpoznávání, LS

Úvod do TI - logika Výroková logika (2.přednáška) Marie Duží

Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

Predikátová logika [Predicate logic]

Booleovy algebry. Irina Perfilieva. logo

Úvod do logiky (VL): 11. Ověřování, zda je formule tautologií metodou protipříkladu

Karnaughovy mapy. Pravdivostní tabulka pro tři vstupní proměnné by mohla vypadat například takto:

Složené výroky Jsou tvořeny dvěma nebo více výroky jednoduššími. V : Číslo 8 je liché. V : 0,1 N. V : Paříž je hl. město Španělska.

Systém přirozené dedukce výrokové logiky

Logika. 6. Axiomatický systém výrokové logiky

Soustavy lineárních rovnic

Minimalizace logické funkce

Lineární algebra Operace s vektory a maticemi

7 Jemný úvod do Logiky

M - Výroková logika VARIACE

Úvod do logiky (VL): 5. Odvození výrokových spojek z jiných

Výroková logika: splnitelnost, vyplývání, tautologie, úsudky. Splnitelnost. 1. Ověřte splnitelnost množiny formulí

PROTOKOL O LABORATORNÍM CVIČENÍ

fakulty MENDELU v Brně (LDF) s ohledem na disciplíny společného základu (reg. č. CZ.1.07/2.2.00/28.

Úvod do logiky (PL): negace a ekvivalence vět mimo logický

přednáška 2 Marie Duží

2.2 Sémantika predikátové logiky

- existuje..., negace: pro všechny neplatí,... - pro všechna..., negace: existuje, že neplatí,...

Bakalářská matematika I

Transkript:

Disjunktivní a konjunktivní normáln lní tvar formule 2.přednáška

Disjunktivní normáln lní forma Definice Řekneme, že formule ( A ) je v disjunktivním normálním tvaru (formě), zkráceně v DNF, jestliže je disjunkcí jedné nebo několika formulí, z nichž každá je literálem nebo konjunkcí literálů ( K i ) - minterm. Literál ( L j ) je logická proměnná nebo negace logické proměnné A = K K i K n K i = L... L j L m Buchtela@pef.czu.cz 2

Konjunktivní normáln lní forma Definice Řekneme, že formule ( A ) je v konjunktivním normálním tvaru (formě), zkráceně v KNF, jestliže je konjunkcí jedné nebo několika formulí, z nichž každá je literálem nebo disjunkcí literálů ( D i ) - maxterm. Literál ( L j ) je logická proměnná nebo negace logické proměnné A = D D i D n D i = L L j L m Buchtela@pef.czu.cz 3

Věty o DNF a KNF Ke každé formuli A existuje formule B v DN tvaru, která je s ní ekvivalentní ( A B ). Pokud k formuli A nalezneme ekvivalentní formuli B v DN tvaru, říkáme také, že jsme formuli A převedli do DN tvaru. Ke každé formuli A existuje formule B v KN tvaru, která je s ní ekvivalentní ( A B ). Pokud k formuli A nalezneme ekvivalentní formuli B v KN tvaru, říkáme také, že jsme formuli A převedli do KN tvaru. Buchtela@pef.czu.cz 4

Převod formule do DNF ( KNF ) Převedení formule do DNF ( KNF ) lze provést těmito způsoby: pomocí pravdivostní tabulky. ekvivalentními úpravami. pomocí Karnaughovy mapy. Buchtela@pef.czu.cz 5

Převod do DNF pomocí pravdivostní tabulky Předpokládejme, že formule A obsahuje výrokové proměnné p, p 2,..., p n. Potom: K formuli A sestrojíme pravdivostní tabulku. Pro každý řádek i pravdivostní tabulky, jehož výsledná pravdivostní hodnota je, vytvoříme konjunkci K i = L... L m, kde L j = p j pokud proměnná p j nabývá v tomto řádku L j = p j pokud proměnná p j nabývá v tomto řádku j =,..., m Konjunkce K i spojíme disjunkcemi. Buchtela@pef.czu.cz 6

Převod do DNF pomocí pravdivostní tabulky příklad Pravdivostní tabulka: Konjunkce: K = ( p q ) K 2 = ( p q ) K K 2 = ( p q ) ( p q ) ř. (p q) ( p q). 2. Zjednodušení DNF (pomocí ekvivalentních úprav): ( p q ) ( p q ) p ( q q ) p T p Buchtela@pef.czu.cz 7

Převod do DNF pomocí ekvivalentních úprav příklad ( p q ) ( p q ) { a b a b } ( p q ) ( p q ) { ( a b ) ( a b ) } ( p q ) ( p q ) { distributivní zákon } p ( q q ) { a a T } p T { a T a } p Buchtela@pef.czu.cz 8

Převod do KNF pomocí pravdivostní tabulky Postup je stejný jako u DNF, jen vytvoříme konjunkci pro každý řádek i pravdivostní tabulky, jehož výsledná pravdivostní hodnota je K i = L... L m, kde L j = p j pokud proměnná p j nabývá v tomto řádku L j = p j pokud proměnná p j nabývá v tomto řádku j =,..., m Konjunkce K i spojíme disjunkcemi. Provedeme negaci výsledného tvaru ( K K i K n ) Pomocí De Morganových zákonů převedeme na KNF K K i K n D D i D n Buchtela@pef.czu.cz 9

Převod do KNF pomocí pravdivostní tabulky příklad Pravdivostní tabulka: Konjunkce: K = ( p q ) K 2 = ( p q ) Disjunkce K i : K K 2 = ( p q ) ( p q ) Negace výsledku: ř. (p q) ( p q). 2. (( p q ) ( p q )) ( p q ) ( p q ) ( p q ) ( p q ) Zjednodušení KNF (pomocí ekvivalentních úprav): ( p q ) ( p q ) p ( q q ) p F p Buchtela@pef.czu.cz

Převod do KNF pomocí ekvivalentních úprav příklad ( p q ) ( p q ) { a b a b } ( p q ) ( p q ) { ( a b ) ( a b ) } (( p q ) ( p q )) (( p q ) ( p q )) { distributivní zákon } ( p ( q q )) { a a F } ( p F ) { a F a } p Buchtela@pef.czu.cz

Karnaughovy mapy

Karnaughovy mapy Definice Nechť je dán seznam logických proměnných a,,, a n obsažených ve formuli A. Pravdivostní tabulka formule A má potom 2 n řádků. Dvourozměrné tabulce (matici) říkáme Karnaughova mapa, jestliže platí: na svislé a vodorovné osy nanášíme ohodnocení jednotlivých proměnných (souřadnice) sousedí přesně ty souřadnice, které se liší právě v jedné položce výsledná matice obsahuje právě 2 n políček, do kterých se zapíší příslušné hodnoty z pravdivostní tabulky Buchtela@pef.czu.cz 3

Karnaughovy mapy n = - Karnaughova mapa je shodná s pravdivostní tabulkou n = 2 - Karnaughova mapa tvaru čtverce a f f f a /a f f 2 f 2 f 3 f f 3 Buchtela@pef.czu.cz 4

Karnaughovy mapy n = 3 - Karnaughova mapa tvaru válce a a 3 f f f f 2 f 3 f 4 a a 3 /a a 3 f f 4 f 6 f 2 f 5 f f 5 f 7 f 3 f 6 f 7 Buchtela@pef.czu.cz 5

Karnaughovy mapy a a 3 a 4 f f f f 2 f 3 n = 4 - Karnaughova mapa tvaru anuloidu a f 4 f 5 f 6 a 3 a 3 a 4 /a a 4 f 7 f f 8 f 2 f 4 f 8 f 9 f f 2 f f 4 f 6 f f 2 f 3 f f 5 f 7 f 3 f 4 f f 9 f 3 f 5 f 5 Buchtela@pef.czu.cz 6

Karnaughovy mapy Tvar Karnaughovy mapy pro n = 3 - válec n = 4 - anuloid Mapy vyššího řádu ( n 5 ) nelze zobrazit v E 3 Buchtela@pef.czu.cz 7

Bazická matice Definice Bazická matice jedniček (nul) je taková část Karnaughovy mapy, ve které všechny jedničky (nuly) tvoří obdélník ze sousedních políček Rozměr bazické matice musí být mocninou dvojky U kontradikce je rozměr bazické matice jedniček roven nule a rozměr bazické matice nul je roven celé mapě (2 n ) U tautologie je rozměr bazické matice nul roven nule a rozměr bazické matice jedniček je roven celé mapě (2 n ) Buchtela@pef.czu.cz 8

Tvrzení Bazická matice Každá bazická matice jedniček odpovídá právě jedné konjunkci v DNF Každá bazická matice nul odpovídá právě jedné disjunkci v KNF (po znegování odpovídající konjunkce) Pravidlo: K popisu větší plochy na mapě je třeba méně informace (tj. kratší konjunkce/disjunkce) Buchtela@pef.czu.cz 9

Bazické matice pro n=2 2 x a /a K = D = ( ) = a /a K = D = ( ) = Buchtela@pef.czu.cz 2

Bazické matice pro n=2 2 x a /a K = a D = ( a ) = a a /a K = a D = ( a ) = a Buchtela@pef.czu.cz 2

Bazické matice pro n=2 x a /a a /a K = a. K 2 = a. D = (a. ) = a + D 2 = (a. ) = a + K = a. K 2 = a. D = a + D 2 = a + Buchtela@pef.czu.cz 22

Bazické matice pro n=3 2 x 2 a a 3 a 3 /a K = D = ( ) = a a a 3 /a 3 K = D = ( ) = Buchtela@pef.czu.cz 23

Bazické matice pro n=3 2 x 2 a a 3 a 3 /a K = a D = ( a ) = a a a a 3 /a 3 K = a D = ( a ) = a Buchtela@pef.czu.cz 24

Bazické matice pro n=3 4 x a a 3 a 3 /a K = a 3 D = ( a 3 ) = a 3 a a a 3 /a 3 K = a 3 D = ( a 3 ) = a 3 Buchtela@pef.czu.cz 25

Bazické matice pro n=3 2 x a K = a. a 3 a 3 /a K 2 = a. D = a + D 2 = a + a a a 3 /a 3 K = a. K 2 = a. D = a + D 2 = a + Buchtela@pef.czu.cz 26

Bazické matice pro n=3 2 x a K = a. a 3 a 3 a 3 /a K 2 = a. a 3 D = a + a 3 D 2 = a + a 3 a a a 3 /a 3 K = a. a 3 K 2 = a. a 3 D = a + a 3 D 2 = a + a 3 Buchtela@pef.czu.cz 27

Bazické matice pro n=3 2 x a K =. a 3 a 3 a 3 /a K 2 =. a 3 D = + a 3 D 2 = + a 3 a a a 3 /a 3 K =. a 3 K 2 =. a 3 D = + a 3 D 2 = + a 3 Buchtela@pef.czu.cz 28

Bazické matice pro n=3 x a K = a.. a 3 a 3 a 3 /a K 2 = a.. a 3 K 3 = a.. a 3 K 4 = a.. a 3 a a a 3 /a 3 D = a + + a 3 D 2 = a + + a 3 D 3 = a + + a 3 D 4 = a + + a 3 Buchtela@pef.czu.cz 29

Bazické matice pro n=4 4 x 2 a K = a 4 a 3 a 3 a 4 /a a 4 D = ( a 4 ) = a 4 Buchtela@pef.czu.cz 3

Bazické matice pro n=4 4 x 2 a K = a a 3 a 3 a 4 /a a 4 D = ( a ) = a Buchtela@pef.czu.cz 3

Bazické matice pro n=4 4 x 2 a K = a 3 a 3 a 3 a 4 /a a 4 D = ( a 3 ) = a 3 Buchtela@pef.czu.cz 32

Bazické matice pro n=4 2 x 2 a K =. a 4 a 3 a 3 a 4 /a a 4 K 2 =. a 4 D = + a 4 D 2 = + a 4 Buchtela@pef.czu.cz 33

Bazické matice pro n=4 2 x 2 a 3 a a 3 a 4 /a a 4 K = a. a 3 K 2 = a. a 3 D = a + a 3 D 2 = a + a 3 Buchtela@pef.czu.cz 34

Bazické matice pro n=4 2 x a 3 a a 4 a 3 a 4 /a K =. a 3. a 4 K 2 =. a 3. a 4 K 3 =. a 3. a 4 K 4 =. a 3. a 4 D = + a 3 + a 4 D 2 = + a 3 + a 4 D 3 = + a 3 + a 4 D 4 = + a 3 + a 4 Buchtela@pef.czu.cz 35

Bazické matice pro n=4 2 x a 3 a a 4 a 3 a 4 /a K = a. a 3. a 4 K 2 = a. a 3. a 4 K 3 = a. a 3. a 4 K 4 = a. a 3. a 4 D = a + a 3 + a 4 D 2 = a + a 3 + a 4 D 3 = a + a 3 + a 4 D 4 = a + a 3 + a 4 Buchtela@pef.czu.cz 36

Bazické matice pro n=4 x a 3 a a 4 a 3 a 4 /a K = a.. a 3. a 4 K 2 = a.. a 3. a 4 K 3 = a.. a 3. a 4 D = a + + a 3 + a 4 D 2 = a + + a 3 + a 4 D 3 = a + + a 3 + a 4 Buchtela@pef.czu.cz 37

Převod do DNF pomocí Karnaughovy mapy Předpokládejme, že formule A obsahuje výrokové proměnné p, p 2,..., p n. Potom: Sestavíme Karnaughovu mapu formule A Najdeme bazické matice jedniček A,, A n tak, aby: -každámatice A i měla co největší rozměr -počet matic A i (tj. číslo n) byl co nejmenší Každé matici A i přiřadíme příslušnou konjunkci K i Konjunkce K K n spojíme disjunkcemi: A = K K 2 K n Buchtela@pef.czu.cz 38

Převod do KNF pomocí Karnaughovy mapy Předpokládejme, že formule A obsahuje výrokové proměnné p, p 2,..., p n. Potom: Sestavíme Karnaughovu mapu formule A Najdeme bazické matice nul A,, A n tak, aby: -každámatice A i měla co největší rozměr -počet matic A i (tj. číslo n) byl co nejmenší Každé matici A i přiřadíme příslušnou disjunkci D i Disjunkce D D n spojíme konjunkcemi: A = D D 2 D n Buchtela@pef.czu.cz 39

Příklad Převeďte formuli ( a b ) c pomocí Karnaughovy mapy do DNF a KNF a b c f c a b c/ab Buchtela@pef.czu.cz 4

Příklad převod do DNF a b konjunkce: c c / a b K = c K 2 = a. b a b c c / a b A = c + a.b Buchtela@pef.czu.cz 4

Příklad převod do KNF a b disjunkce: c c / a b D = (b. c ) = b + c D 2 = (a. c ) = a + c a b c c / a b A = ( b + c ). ( a + c ) Buchtela@pef.czu.cz 42

Systém ELVYS

Systém m ELVYS Elektronický VÝukový Systém elektronické studijní materiály vzájemná komunikace diskusní fóra k probírané problematice plnění a hodnocení průběžných úkolů upozornění na důležité termíny semestru heslo pro registraci do systému: orchidea registrace možná do 3.3.25 přístup na adrese: http://kii.pef.czu.cz/elvys/ Buchtela@pef.czu.cz 44

Děkuji za pozornost! Příští přednáška: Úplný systém logických spojek Logické obvody