Что такое алгебра логики?
Алгебра логики — это раздел математики, изучающий высказывания, рассматриваемые со стороны их логических значений (истинности или ложности) и логических операций над ними. |
Алгебра логики возникла в середине ХIХ века в трудах английского математика Джорджа Буля. Ее создание представляло собой попытку решать традиционные логические задачи алгебраическими методами.
Что же такое логическое высказывание?
Логическое высказывание — это любoе повествовательное пpедлoжение, в oтнoшении кoтopoгo мoжно oднoзначнo сказать, истиннo oнo или лoжнo. |
Джордж Буль
Так, например, предложение "6 — четное число" следует считать высказыванием, так как оно истинное. Предложение "Рим — столица Франции" тоже высказывание, так как оно ложное.
Разумеется, не всякое предложение является логическим высказыванием. Высказываниями не являются, например, предложения "ученик десятого класса" и "информатика — интересный предмет". Первое предложение ничего не утверждает об ученике, а второе использует слишком неопределённое понятие "интересный предмет". Вопросительные и восклицательные предложения также не являются высказываниями, поскольку говорить об их истинности или ложности не имеет смысла.
Предложения типа "в городе A более миллиона жителей", "у него голубые глаза" не являются высказываниями, так как для выяснения их истинности или ложности нужны дополнительные сведения: о каком конкретно городе или человеке идет речь. Такие предложения называются высказывательными формами.
Высказывательная форма — это повествовательное предложение, которое прямо или косвенно содержит хотя бы одну переменную и становится высказыванием, когда все переменные замещаются своими значениями. |
Алгебра логики рассматривает любое высказывание только с одной точки зрения — является ли оно истинным или ложным. Заметим, что зачастую трудно установить истинность высказывания. Так, например, высказывание "площадь поверхности Индийского океана равна 75 млн кв. км" в одной ситуации можно посчитать ложным, а в другой — истинным. Ложным — так как указанное значение неточное и вообще не является постоянным. Истинным — если рассматривать его как некоторое приближение, приемлемое на практике.
Употребляемые в обычной речи слова и словосочетания "не", "и", "или", "если... , то", "тогда и только тогда" и другие позволяют из уже заданных высказываний строить новые высказывания. Такие слова и словосочетания называются логическими связками.
Bысказывания, образованные из других высказываний с помощью логических связок, называются составными. Высказывания, не являющиеся составными, называются элементарными.
Так, например, из элементарных высказываний "Петров — врач", "Петров — шахматист" при помощи связки "и" можно получить составное высказывание "Петров — врач и шахматист", понимаемое как "Петров — врач, хорошо играющий в шахматы".
При помощи связки "или" из этих же высказываний можно получить составное высказывание "Петров — врач или шахматист", понимаемое в алгебре логики как "Петров или врач, или шахматист, или и врач и шахматист одновременно".
Истинность или ложность получаемых таким образом составных высказываний зависит от истинности или ложности элементарных высказываний.
Чтобы обращаться к логическим высказываниям, им назначают имена. Пусть через А обозначено высказывание "Тимур поедет летом на море", а через В — высказывание "Тимур летом отправится в горы". Тогда составное высказывание "Тимур летом побывает и на море, и в горах" можно кратко записать как А и В. Здесь "и" — логическая связка, А, В — логические переменные, которые мoгут принимать только два значения — "истина" или "ложь", обозначаемые, соответственно, "1" и "0".
Каждая логическая связка рассматривается как операция над логическими высказываниями и имеет свое название и обозначение:
НЕ
Операция, выражаемая словом "не", называется отрицанием
и обозначается чертой над высказыванием (или знаком ). Высказывание
истинно, когда A
ложно, и ложно, когда A истинно.
Пример. "Луна — спутник Земли" (А); "Луна — не спутник
Земли" (
).
И Операция, выражаемая связкой "и",
называется конъюнкцией (лат. conjunctio —
соединение) или логическим умножением и обозначается точкой " . "
(может также обозначаться знаками или &). Высказывание А
. В истинно тогда и только тогда, когда оба высказывания А
и В истинны. Например, высказывание "10 делится на 2 и 5 больше 3" истинно, а высказывания "10
делится на 2 и 5 не больше 3", "10 не
делится на 2 и 5 больше 3", "10 не
делится на 2 и 5 не больше 3" —
ложны.
ИЛИ Операция, выражаемая связкой "или" (в неисключающем смысле этого слова), называется дизъюнкцией (лат. disjunctio — разделение) или логическим сложением и обозначается знаком v (или плюсом). Высказывание А v В ложно тогда и только тогда, когда оба высказывания А и В ложны. Например, высказывание "10 не делится на 2 или 5 не больше 3" ложно, а высказывания "10 делится на 2 или 5 больше 3", "10 делится на 2 или 5 не больше 3", "10 не делится на 2 или 5 больше 3" — истинны.
ЕСЛИ-ТО
Операция, выражаемая связками "если
..., то", "из
... следует", "...
влечет ...", называется импликацией
(лат. implico — тесно связаны) и обозначается
знаком . Высказывание
ложно
тогда и только тогда, когда А истинно, а В ложно.
Каким же
образом импликация связывает два элементарных высказывания? Покажем это на
примере высказываний: "данный четырёхугольник — квадрат" (А)
и "около данного четырёхугольника можно описать окружность" (В).
Рассмотрим составное высказывание , понимаемое как "если
данный четырёхугольник квадрат, то около него можно описать окружность".
Есть три варианта, когда высказывание
истинно:
Ложен только один вариант, когда А истинно, а В ложно, то есть данный четырёхугольник является квадратом, но около него нельзя описать окружность.
В обычной речи связка "если ..., то" описывает причинно-следственную связь между высказываниями. Но в логических операциях смысл высказываний не учитывается. Рассматривается только их истинность или ложность. Поэтому не надо смущаться "бессмысленностью" импликаций, образованных высказываниями, совершенно не связанными по содержанию. Например, такими: "если президент США — демократ, то в Африке водятся жирафы", "если арбуз — ягода, то в бензоколонке есть бензин".
РАВНОСИЛЬНО Операция, выражаемая связками "тогда
и только тогда", "необходимо и достаточно", "...
равносильно ...", называется эквиваленцией или двойной
импликацией и обозначается знаком или ~. Высказывание
истинно
тогда и только тогда, когда значения А и В совпадают. Например, высказывания "24 делится на 6 тогда и только тогда, когда 24
делится на 3", "23
делится на 6 тогда и только тогда, когда 23 делится на 3" истинны, а высказывания
"24 делится на 6
тогда и только тогда, когда 24 делится на 5",
"21 делится на 6 тогда и только тогда, когда 21 делится на 3" ложны.
Высказывания А
и В, образующие составное высказывание , могут быть совершенно
не связаны по содержанию, например: "три
больше двух" (А), "пингвины
живут в Антарктиде" (В). Отрицаниями этих высказываний являются
высказывания "три
не больше двух" (
), "пингвины не живут в Антарктиде" (
).
Образованные из высказываний А и В
составные высказывания A
B и
истинны, а высказывания A
и
B — ложны.
Итак, нами рассмотрены пять логических операций: отрицание, конъюнкция, дизъюнкция, импликация и эквиваленция.
Импликацию можно выразить через дизъюнкцию и отрицание: А Эквиваленцию можно выразить через отрицание, дизъюнкцию и конъюнкцию: А |
Таким образом, операций отрицания, дизъюнкции и конъюнкции достаточно, чтобы описывать и обрабатывать логические высказывания.
Порядок выполнения логических операций задается круглыми скобками. Но для уменьшения числа скобок договорились считать, что сначала выполняется операция отрицания ("не"), затем конъюнкция ("и"), после конъюнкции — дизъюнкция ("или") и в последнюю очередь — импликация.
Материалы на данной страницы взяты из открытых источников либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.