Алгебра в широком смысле этого слова - наука об общих операциях, аналогичных сложению и умножению, которые могут выполняться над разнообразными математическими объектами.
Многие математические объекты (целые и рациональные числа, многочлены, векторы, множества) вы изучаете в школьном курсе алгебры, где знакомитесь с такими разделами математики, как алгебра чисел, алгебра многочленов, алгебра множеств и т. д. Для информатики важен раздел математики, называемый алгеброй логики
; объектами алгебры логики являются высказывания
.
Высказывание
- это предложение на любом языке, содержание которого можно однозначно определить как истинное или ложное.
Пример:
Например, относительно предложений «Великий русский учёный М. В. Ломоносов родился в \(1711\) году» и «Two plus six is eight» можно однозначно сказать, что они истинны. Предложение «Зимой воробьи впадают в спячку» - ложно. Следовательно, эти предложения являются высказываниями.
В русском языке высказывания выражаются повествовательными предложениями.
Обрати внимание!
Но не всякое повествовательное предложение является высказыванием.
Пример:
Например, предложение «Это предложение является ложным» не является высказыванием, так как относительно него нельзя сказать, истинно оно или ложно, без того чтобы не получить противоречие. Действительно, если принять, что предложение истинно, то это противоречит сказанному. Если же принять, что предложение ложно, то отсюда следует, что оно истинно.
Побудительные и вопросительные предложения высказываниями не являются.
Например, не являются высказываниями такие предложения, как: «Запишите домашнее задание», «Как пройти в библиотеку?», «Кто к нам пришёл?».
Высказывания могут строиться с использованием знаков различных формальных языков - математики, физики, химии и т. п.
Примерами высказываний могут служить:
«Nа - металл» (истинное высказывание);
«Второй закон Ньютона выражается формулой \(F = ma\) (истинное высказывание);
«Периметр прямоугольника с длинами сторон \(а\) и \(b\) равен \(аb\)» (ложное высказывание).
Не являются высказываниями числовые выражения, но из двух числовых выражений можно составить высказывание, соединив их знаками равенства или неравенства. Например:
- 3 + 5 = 2 ⋅ 4 (истинное высказывание);
- «II + VI > VIII» (ложное высказывание).
Не являются высказываниями и равенства или неравенства, содержащие переменные.
Например, предложение \(«x < 12»\) становится высказыванием только при замене переменной каким-либо конкретным значением: \(«5 < 12»\) - истинное высказывание; \(«12 < 12»\) - ложное высказывание.
Обоснование истинности или ложности высказываний решается теми науками, к сфере которых они относятся. Алгебра логики отвлекается от смысловой содержательности высказываний. Её интересует только то, истинно или ложно данное высказывание. В алгебре логики высказывания обозначают буквами и называют логическими переменными . При этом, если высказывание истинно, то значение соответствующей ему логической переменной обозначают единицей \((А = 1)\), а если ложно - нулём \((В = 0)\).
\(0\) и \(1\), обозначающие значения логических переменных, называются логическими значениями .
Лабораторная работа № 7-8
Алгебра логики
Цель работы: Изучить основы алгебры логики.
Задачи лабораторной работы
В результате прохождения занятия студент должен:
определения основных понятий (простое и сложное высказывания, логические операции, логические выражения, логическая функция);
порядок выполнения логических операций;
алгоритм построения таблиц истинности;
схемы базовых логических элементов;
законы логики и правила преобразования логических выражений;
применять загоны логики для упрощения логических выражений;
строить таблицы истинности;
строить логические схемы сложных выражений.
Общие теоретические сведения
Основные понятия алгебры логики
Логической основой компьютера является алгебра логики, которая рассматривает логические операции над высказываниями.
Алгебра логики – это раздел математики, изучающий высказывания, рассматриваемые со стороны их логических значений (истинности или ложности) и логических операций над ними.
Логическое высказывание – это любое повествовательное предложение, в отношении которого можно однозначно сказать, истинно оно или ложно.
Пример. «3 – простое число» является высказыванием, поскольку оно истинно.
Не всякое предложение является логическим высказыванием.
Пример. предложение «Давайте пойдем в кино» не является высказыванием. Вопросительные и побудительные предложения высказываниями не являются.
Высказывательная форма – это повествовательное предложение, которое прямо или косвенно содержит хотя бы одну переменную и становится высказыванием, когда все переменные замещаются своими значениями.
Пример. «x+2>5» - высказывательная форма, которая при x>3 является истинной, иначе ложной.
Алгебра логики рассматривает любое высказывание только с одной точки зрения – является ли оно истинным или ложным. 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 .
Высказывания, образованные из других высказываний с помощью логических связок, называются составными (сложными). Высказывания, которые не являются составными, называются элементарными (простыми).
Пример. высказывание «Число 6 делится на 2» - простое высказывание. Высказывание «Число 6 делится на 2, и число 6 делится на 3» - составное высказывание, образованное из двух простых с помощью логической связки «и».
Истинность или ложность составных высказываний зависит от истинности или ложности элементарных высказываний, из которых они состоят.
Чтобы обращаться к логическим высказываниям, им назначают имена.
Пример. Обозначим через А простое высказывание «число 6 делится на 2», а через В простое высказывание «число 6 делится на 3». Тогда составное высказывание «Число 6 делится на 2, и число 6 делится на 3» можно записать как «А и В». Здесь «и» – логическая связка, А, В – логические переменные, которые могут 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 (табл. 1).
Таблица 1. Основные логические операции
|
Обозначение операции |
Читается |
Название операции |
Альтернативные обозначения |
|
Отрицание (инверсия) |
Черта сверху |
||
|
Конъюнкция (логическое умножение) | |||
|
Дизъюнкция (логическое сложение) | |||
|
Если … то |
Импликация | ||
|
Тогда и только тогда |
Эквиваленция | ||
|
Либо …либо |
Исключающее ИЛИ (сложение по модулю 2) |
НЕ Операция, выражаемая словом «не», называется отрицанием и обозначается чертой над высказыванием (или знаком ¬). Высказывание ¬А истинно, когда A ложно, и ложно, когда A истинно.
Пример. Пусть А=«Сегодня пасмурно», тогда ¬А=«Сегодня не пасмурно».
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.
Пример. Высказывание «Число 6 делится на 2, и число 6 делится на 3» - истинно, а высказывание «Число 6 делится на 2, и число 6 больше 10» - ложно.
ИЛИ Операция, выражаемая связкой «или» (в неисключающем смысле этого слова), называется дизъюнкцией (лат. disjunctio – разделение) или логическим сложением и обозначается знаком (или плюсом). Высказывание АВ ложно тогда и только тогда, когда оба высказывания А и В ложны.
Пример: Высказывание «Число 6 делится на 2 или число 6 больше 10» - истинно, а высказывание «Число 6 делится на 5 или число 6 больше 10» - ложно.
ЕСЛИ … ТО Операция, выражаемая связками «если …, то», «из … следует», «... влечет …», называется импликацией (лат. implico – тесно связаны) и обозначается знаком → или . Высказывание А→В ложно тогда и только тогда, когда А истинно, а В ложно.
Пример. Высказывание «если студент сдал все экзамены на «отлично», то он получит стипендию». Очевидно, эту импликацию следует признать ложной лишь в том случае, когда студент сдал на «отлично» все экзамены, но стипендии не получил. В остальных случаях, когда не все экзамены сданы на «отлично» и стипендия получена (например, в силу того, что студент проживает в малообеспеченной семье) либо когда экзамены вообще не сданы и о стипендии не может быть и речи, импликацию можно признать истинной.
РАВНОСИЛЬНО Операция, выражаемая связками «тогда и только тогда», «необходимо и достаточно», «... равносильно …», называется эквиваленцией или двойной импликацией и обозначается знаком ↔ или ~ или . Высказывание А↔В истинно тогда и только тогда, когда значения А и В совпадают.
Пример: Высказывание «Число является четным тогда и только тогда, когда оно делится без остатка на 2» является истинным, а высказывание «Число является нечетным тогда и только тогда, когда оно делится без остатка на 2» - ложно.
ЛИБО … ЛИБО Операция, выражаемая связками «Либо … либо», называется исключающее ИЛИ или сложением по модулю 2 и обозначается XOR или . Высказывание АВ истинно тогда и только тогда, когда значения А и В не совпадают.
Пример. Высказывание «Число 6 либо нечетно либо делится без остатка на 2» является истинным, а высказывание «Либо число 6 четно либо число 6 делится на 3» – ложно, так как истинны оба высказывания входящие в него.
Замечание. Импликацию можно выразить через дизъюнкцию и отрицание:
Эквиваленцию можно выразить через отрицание, дизъюнкцию и конъюнкцию:
Исключающее ИЛИ можно выразить через отрицание, дизъюнкцию и конъюнкцию:
Вывод. 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 исключающего или и в последнюю очередь – импликация и эквиваленция.
С помощью логических переменных и символов логических операций любое высказывание можно формализовать, то есть заменить логической формулой (логическим выражением).
Логическая формула - это символическая запись высказывания, состоящая из логических величин (констант или переменных), объединенных логическими операциями (связками).
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.
Пример . – логическая функция двух переменных A и B.
Значения логической функции для разных сочетаний значений входных переменных – или, как это иначе называют, наборов входных переменных – обычно задаются специальной таблицей. Такая таблица называется таблицей истинности .
Приведем таблицу истинности основных логических операций (табл. 2)
Таблица 2
Опираясь на данные таблицы истинности основных логических операций можно составлять таблицы истинности для более сложных формул.
Алгоритм построения таблиц истинности для сложных выражений:
количество строк = 2 n + строка для заголовка,
n - количество простых высказываний.
количество столбцов = количество переменных + количество логических операций;
определить количество переменных (простых выражений);
определить количество логических операций и последовательность их выполнения.
Пример 1. Составить таблицу истинности для формулы И–НЕ, которую можно записать так:.
1. Определить количество строк:
На входе два простых высказывания: А и В, поэтому n=2 и количество строк =2 2 +1=5.
2. Определить количество столбцов:
Выражение состоит из двух простых выражений (A и B) и двух логических операций (1 инверсия, 1 конъюнкция), т.е. количество столбцов таблицы истинности = 4.
3. Заполнить столбцы с учетом таблиц истинности логических операций (табл. 3).
Таблица 3. Таблица истинности для логической операции
Подобным образом можно составить таблицу истинности для формулы ИЛИ–НЕ, которую можно записать так:
Таблица 4. Таблица истинности для логической операции
Примечание: И–НЕ называют также «штрих Шеффера» (обозначают |)
или «антиконъюнкция» ; ИЛИ–НЕ называют также «стрелка Пирса» (обозначают ↓) или «антидизъюнкция» .
Пример 2. Составить таблицу истинности логического выражения .
Решение:
1. Определить количество строк:
На входе два простых высказывания: А и В, поэтому n=2 и количество строк=2 2 +1= 5.
2. Определить количество столбцов:
Выражение состоит из двух простых выражений (A и B) и пяти логических операций (2 инверсии, 2 конъюнкции, 1 дизъюнкция), т.е. количество столбцов таблицы истинности = 7.
Сначала выполняются операции инверсии, затем конъюнкции, в последнюю очередь операция дизъюнкции.
3. Заполнить столбцы с учетом таблиц истинности логических операций (табл. 5).
Таблица 5. Таблица истинности для логической операции
Логические формулы можно также представлять с помощью языка логических схем.
Существует три базовых логических элемента, которые реализуют три основные логические операции:
логический элемент «И» – логическое умножение – конъюнктор;
логический элемент «ИЛИ» – логическое сложение – дизъюнктор;
логический элемент «НЕ» – инверсию – инвертор.
Поскольку любая логическая операция может быть представлена в виде комбинации трех основных, любые устройства компьютера, производящие обработку или хранение информации, могут быть собраны из базовых логических элементов, как из “кирпичиков”.
Логические элементы компьютера оперируют с сигналами, представляющими собой электрические импульсы. Есть импульс – логический смысл сигнала – 1, нет импульса – 0. На входы логического элемента поступают сигналы-значения аргументов, на выходе появляется сигнал-значение функции.
Преобразование сигнала логическим элементом задается таблицей состояний, которая фактически является таблицей истинности, соответствующей логической функции, только представлена в форме логических схем. В такой форме удобно изображать цепочки логических операций и производить их вычисления.
Алгоритм построения логических схем.
Определить число логических переменных.
Определить количество логических операций и их порядок.
Изобразить для каждой логической операции соответствующий ей логический элемент.
Соединить логические элементы в порядке выполнения логических операций.
Пример. По заданной логической функции построить логическую схему.
Решение.
Число логических переменных = 2 (A и B).
Количество операций = 5 (2 инверсии, 2 конъюнкции, 1 дизъюнкция). Сначала выполняются операции инверсии, затем конъюнкции, в последнюю очередь операция дизъюнкции.
Схема будет содержать 2 инвертора, 2 конъюнктора и 1 дизъюнктор.
Построение надо начинать с логической операции, которая должна выполняться последней. В данном случае такой операцией является логическое сложение, следовательно, на выходе должен быть дизъюнктор. На него сигналы подаются с двух конъюнкторов, на которые, в свою очередь, подаются один входной сигнал нормальный и один инвертированный (с инверторов).
Логические законы и правила преобразования логических выражений
Если две формулы А и В одновременно, то есть при одинаковых наборах значений входящих в них переменных, принимают одинаковые значения, то они называются равносильными .
В алгебре логики имеется ряд законов, позволяющих производить равносильные преобразования логических выражений.
1. Закон двойного отрицания: ;
2. Переместительный (коммутативный) закон:
3. Сочетательный (ассоциативный) закон:
4. Распределительный (дистрибутивный) закон:
5. Законы де Моргана:
6. Закон идемпотентности:
7. Законы исключения констант:
8. Закон противоречия:;
9. Закон исключения третьего: ;
10. Закон поглощения:
11. Правило исключения импликации: ;
12. Правило исключения эквиваленции: .
Справедливость этих законов можно доказать составив таблицу истинности выражений в правой и левой части и сравнив соответствующие значения.
Основываясь на законах, можно выполнять упрощение сложных логических выражений. Такой процесс замены сложной логической функции более простой, но равносильной ей, называется минимизацией функции.
Пример. Упростить логическое выражение .
Решение:
Согласно закону де Моргана:
Согласно сочетательному закону:
Согласно закону противоречия и закону идемпотентности:
Согласно закону исключения 0:
Окончательно получаем
/ Задания к лабораторной работе
Пример 1. Установите, какие из следующих предложений являются логическими высказываниями, а какие - нет (объясните почему):
а) “Солнце есть спутник Земли ”;
б) “2+3 =4 ”;
в) “сегодня отличная погода ”;
г) “в романе Л.Н. Толстого “Война и мир” 3 432 536 слов ”;
д) “Санкт-Петербург расположен на Неве ”;
е) “музыка Баха слишком сложна ”;
ж) “первая космическая скорость равна 7.8 км/сек ”;
з) “железо - металл ”;
и) “если один угол в треугольнике прямой, то треугольник будет тупоугольным ”;
к) “если сумма квадратов двух сторон треугольника равна квадрату третьей, то он прямоугольный ”.
Пример 2. Укажите, какие из высказываний предыдущего упражнения истинны, какие - ложны, а какие относятся к числу тех, истинность которых трудно или невозможно установить.
Пример 3. Приведите примеры истинных и ложных высказываний:
а) из арифметики; б) из физики;
в) из биологии; г) из информатики;
д) из геометрии; е) из жизни.
Пример 4. Сформулируйте отрицания следующих высказываний или высказывательных форм:
а) “Эльбрус - высочайшая горная вершина Европы”;
б) “2>=5”;
в) “10<7”;
г) “все натуральные числа целые”;
д) “через любые три точки на плоскости можно провести окружность”;
е) “теннисист Кафельников не проиграл финальную игру”;
ж) “мишень поражена первым выстрелом”;
з) “это утро ясное и теплое”;
и) “число n делится на 2 или на 3”;
к) “этот треугольник равнобедренный и прямоугольный”;
л) "на контрольной работе каждый ученик писал своей ручкой".
Тема: Логические высказывания и логические операции.
Цели урока:
Сформировать понятия: логическое высказывание, логические величины, логические операции.
Учащиеся должны знать: значение понятий: логическое высказывание, логические величины, логические операции.
Учащиеся должны уметь:
- приводить примеры логических высказываний;
- называть логические величины, логические операции.
Ход урока
Занятие сопровождается компьютерной презентацией. (Приложение)
I. Оргмомент
На прошлом уроке мы с вами говорили о науке Логике. Мы уже знаем, что в науке логика есть несколько разделов. Один из разделов - Алгебра высказываний.
Запишем заголовок: Алгебра высказываний.
II. Объяснение нового материала
(Слайд 1)
ВЫСКАЗЫВАНИЕ - это повествовательное предложение, о котором можно сказать, что оно или истинно или ложно.
Например:
Земля - планета Солнечной системы. (Истинно.)
2 + 8 < 5 (Ложно.)
5 · 5 = 25 (Истинно.)
Всякий квадрат есть параллелограмм. (Истинно.)
Каждый параллелограмм есть квадрат. (Ложно.)
2 · 2 = 5 (Ложно.)
Не всякое предложение является высказыванием.
1) Восклицательные и вопросительные предложения высказываниями не являются.
- «Какого цвета этот дом?»
- «Пейте томатный сок!»
2) Не являются высказываниями и определения.
«Назовем медианой отрезок, соединяющий вершину треугольника с серединой противоположной стороны».
Определения не бывают истинными или ложными, они лишь фиксируют принятое использование терминов.
3) Не являются высказываниями и предложения типа «Он сероглаз» или «х- 4х + 3=0» - в них не указано, о каком человеке идет речь или для какого числа х верно равенство. 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.
(Слайд 2)
В математической логике не рассматривается конкретное содержание высказывания, важно только, истинно оно или ложно. Поэтому высказывание можно представить некоторой переменной величиной, значением которой может быть только 0 или 1 . Если высказывание истинно, то его значение равно 1, если ложно - 0.
Простые высказывания назвали логическими переменными и для простоты записи их обозначают латинскими буквами: А, В, С…
Луна является спутником Земли. А = 1
Москва – столица Германии. В = 0
Сложные высказывания называются логическими функциями . Значения логической функции также может принимать значения только 0 или 1.
Запишем заголовок:
БАЗОВЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
(Слайд 3)
В алгебре высказываний, как и в обычной алгебре, вводится ряд операций. Логические связки И, ИЛИ и НЕ заменяются логическими операциями: конъюнкцией, дизъюнкцией и инверсией . Это основные логические операции, при помощи которых можно записать любую логическую функцию.
(Слайд 4)
КОГДА ИЗ ТРУБЫ ПОЛЬЕТСЯ ВОДА?
(Слайд 5)
ЛОГИЧЕСКОЕ УМНОЖЕНИЕ
Обозначим каждое из высказываний латинскими буквами.
А – «Сегодня светит солнце».
В – «Сегодня идет дождь».
Соединим с помощью союза И , получим сложное высказывание. Это и будет логическое умножение.
Запишем определение: Логическое умножение (конъюнкция) образуется соединением двух (или более) высказываний в одно с помощью союза «и».
Составим таблицу истинности.
(Слайд 6)
Обозначение: &, ^, *.
Союз в естественном языке: и.
Зададим в таблице все варианты, когда высказывания могут быть либо истинными – 1, либо ложными – 0. Теперь посмотрим, что получим в итоге?
Рассмотрим другой вариант: КОГДА ИЗ ТРУБЫ ПОЛЬЕТСЯ ВОДА?
(Слайд 7)
(Слайд 8) ЛОГИЧЕСКОЕ СЛОЖЕНИЕ
А – На стоянке находится «Мерседес».
В – На стоянке находится «Жигули».
Соединим с помощью союза ИЛИ , получим сложное высказывание. Это и будет логическое сложение.
Запишем определение: Логическое сложение (дизъюнкция) образуется соединением двух (или более) высказываний в одно с помощью союза «или».
Составим таблицу истинности. (Слайд 9)
Обозначение: +, V.
Союз в естественном языке: или.
(Слайд 10)
Посмотрите, как проще запомнить дизъюнкцию и конъюнкцию.
В слове дизъюнкция две буквы И, значит ИЛИ, а в слове конъюнкция одна буква И, значит И.
Следующая операция: ЛОГИЧЕСКОЕ ОТРИЦАНИЕ. (Слайд 11)
Снова обозначим каждое из высказываний латинскими буквами.
Запишем определение: Логическое отрицание (инверсия) образуется из высказывания с помощью добавления частицы «не» к сказуемому или использования оборота речи «неверно, что…».
Составим таблицу истинности. (Слайд 12)
Обозначение: ¬.
Союз в естественном языке: не; неверно, что…
Следующая операция: ЛОГИЧЕСКОЕ СЛЕДОВАНИЕ. (Слайд 13)
Обозначение: →.
Союз в естественном языке: если…, то….
Запишем определение: Логическое следование (импликация) образуется соединением двух высказываний в одно с помощью оборота речи «если…, то…».
Составим таблицу истинности. (Слайд 14)
III. Итог урока
Сегодня мы с вами рассмотрели логические высказывания и логические операции. У кого есть вопросы по данной теме?
Основным (неопределяемым) понятием математической логики является понятие «простого высказывания».
Под высказыванием обычно понимают всякое повествовательное предложение, утверждающее что-либо о чем-либо, и при этом мы можем сказать, истинно оно или ложно в данных условиях места и времени. Логическими значениями высказываний являются «истина» и «ложь».
Приведем примеры высказываний:
1) Новгород стоит на Волхове.
2) Париж – столица Англии.
3) Карась не рыба.
4) Число 6 делится на 2 и на 3.
5) Если юноша окончил среднюю школу, то он получает аттестат зрелости.
Высказывания 1), 4), 5) истинны, а 2) и 3) – ложны.
Очевидно, предложение «Да здравствуют наши спортсмены!» не является высказыванием.
Высказывание, представляющее собой одно утверждение, принято называть простым или элементарным. Примерами элементарных высказываний могут служить высказывания 1) и 2).
Высказывания, которые получаются из элементарных с помощью грамматических связок «не», «и», «или», «если …, то …», «тогда и только тогда», принято называть сложными или составными. Так, высказывание 3) получается из простого высказывания «Карась – рыба» с помощью отрицания «не», высказывание 4) образовано из элементарных высказываний «Число 6 делится на 2», «Число 6 делится на 3», соединенных союзом «и». Высказывание 5) получается из простых высказываний «Юноша окончил среднюю школу», «Юноша получает аттестат зрелости» с помощью грамматической связки «если …,
то …». Аналогично сложные высказывания могут быть получены из простых высказываний с помощью грамматических связок «или», «тогда и только тогда».
В алгебре логики все высказывания рассматриваются только с точки зрения их логического значения, а от их житейского содержания отвлекаются. Считается, что каждое высказывание либо истинно, либо ложно и ни одно высказывание не может быть одновременно истинным и ложным.
В дальнейшем будем элементарные высказывания обозначать буквами латинского алфавита: a,b,c,…,x,y,z,…; истинное значение – буквой И или цифрой 1, а ложное значение – буквой Л или цифрой 0.
Если высказывание а истинно, то будем писать а=1 , если же ложно, то а=0 .
Логические высказывания принято подразделять на два вида: элементарные логические высказывания исоставные логические высказывания.
Составное логическое высказывание - это высказывание, образованное из других высказываний с помощью логических связок.
Логическая связка - это любая логическая операция над высказыванием. Например, употребляемые в обычной речи слова и словосочетания «не», «и», «или», «если… , то», «тогда и только тогда» являются логическими связками.
Элементарные логические высказывания - это высказывания не относящиеся к составным.
Примеры: «Иванов - футболист» - элементарные логические высказывания. «Иванов - футболист и шахматист» - составное логическое высказывание, состоящие из двух элементарных высказываний, связанных между собой при помощи связки «и».
46. Элементы алгебры логики
Алгебра логики – это раздел математической логики, значения всех элементов (функций и аргументов) которой определены в двухэлементном множестве: 0 и 1. Алгебра логики оперирует с логическими высказываниями.
Высказывание – это любое предложение, в отношении которого имеет смысл утверждение о его истинности или ложности. При этом считается, что высказывание удовлетворяет закону исключенного третьего, то есть каждое высказывание или истинно, или ложно и не может быть одновременно и истинным и ложным.
Высказывания:
– “Сейчас идет снег” – это утверждение может быть истинным или ложным;
– “Вашингтон – столица США” – истинное утверждение;
– “Частное от деления 10 на 2 равно 3” – ложное утверждение.
В алгебре логики все высказывания обозначают буквами а, b, с ит. д. Содержание высказываний учитывается только при введении их буквенных обозначений, и в дальнейшем над ними можно производить любые действия, предусмотренные данной алгеброй. Причем если над исходными элементами алгебры выполнены некоторые разрешенные в алгебре логики операции, то результаты операций также будут элементами этой алгебры.
Простейшими операциями в алгебре логики являются операции логического сложения (иначе: операция ИЛИ (OR),операция дизъюнкции) и логического умножения (иначе: операция И (AND), операция конъюнкции). Для обозначения операции логического сложения используют символы + или V, а логического умножения – символы или Правила выполнения операций в алгебре логики определяются рядом аксиом, теорем и следствий. В частности, для алгебры логики применимы законы:
1. Сочетательный:
47. (a + b) + с = а + (b + с ),
48. (а b) с = а (b с ).
2. Переместительный:
49. (а + b) = (b + a),
50. (а b) = (b а).
3. Распределительный:
51. а (b + с) = а b + (a с),
52. (а + b) с = а с + b с.
Справедливы соотношения, в частности:
53. а + а = аа + b = b, если а ≤ b,
54. а а = аа b = а , если a ≤ b,
a + a b = aa b = b, если а ≥ b ,
а + b = а, если а ≥ b.
Наименьшим элементом алгебры логики является 0, наибольшим элементом – 1. В алгебре логики также вводится еще одна операция – отрицания (операция НЕ (NOT) , инверсия), обозначаемая чертой над элементом.
По определению
Функция в алгебре логики – выражение, содержащее элементы алгебры логики а, b, с и др., связанные операциями, определенными в этой алгебре. Примеры логических функций:
и т. д. Эти соотношения используются для синтеза логических функций и вычислительных схем.
Жизнь человека не мыслится без постоянного обмена с окружающими людьми информацией. Именно поэтому в истории существует копилка знаменитых цитат и высказываний. Человеческое слово необычайно сильно - риторы, полководцы, государственные деятели умели воодушевить речью целые народы. Далее мы поговорим о том, разберем, какое оно бывает, выясним, достижению каких целей служит, научимся выстраивать изречения, приятные всем и каждому, а также вспомним некоторые знаменитые высказывания.
Научное определение
С точки зрения науки высказывание - это основной (неопределяемый) термин из области математической логики. В более ходовом понимании высказывание представляет собой любое повествовательное предложение, которое утверждает что-либо о чем-либо. Причем с точки зрения конкретных обстоятельств и временных рамок можно с точностью заявить, является оно истинным или ложным в существующих условиях. Каждое подобное логическое высказывание можно отнести, таким образом, к одной из 2-х групп:
- Истина.
- Ложь.
К истинным высказываниям, например, принадлежат следующие:
- Если девушка окончила школу, она получает аттестат о среднем образовании.
- Лондон - столица Великобритании.
- Карась - рыба.
Ложные высказывания, например, такие:
- Собака - не животное.
- Санкт-Петербург построен на Москве-реке.
- Число 15 делится на 3 и 6.
Что не относится к высказываниям?
Необходимо сделать оговорку на то, что в области точных наук далеко не все предложения относятся к категории высказываний. Становится очевидным, что фраза, не несущая в себе ни истинности, ни ложности, из группы высказываний выпадает, например:
- Да здравствует мир во всём мире!
- Добро пожаловать в новое учебное заведение!
- Необходимо взять с собой сапоги и зонт для прогулки.
Классификация высказываний
Итак, если то, что такое высказывание, выяснено, то классификация этой категории остается всё ещё не определена. Между тем она действительно существует. Высказывания делятся на 2 две группы:
- Простое, или элементарное, высказывание - это предложение, представляющее собой одно-единственное утверждение.
- Сложное, или составное, высказывание, то есть такое, которое образовано из элементарных, благодаря использованию грамматических связок «или», «и», «ни», «не», «если… то…», «тогда и только тогда» и др. Примером может послужить истинное предложение: «Если у ребенка есть мотивация, то он хорошо занимается в школе », которое образовано из 2-х элементарных высказываний: «У ребёнка есть мотивация » и «Он хорошо занимается в школе » при помощи связующего элемента «если... то…». Аналогичным образом строятся все подобные конструкции.
Итак, с высказывание именно применительно к области точных наук, теперь всё ясно. Например, в алгебре любое высказывание рассматривается только в аспекте его логического значения, без учета какого бы то ни было житейского содержания. Здесь высказывание может быть или исключительно истинным, или исключительно ложным - третьего не дано. В этом логическое высказывание качественно отличается от о котором будет сказано далее.
В школьной математике (а также подчас и информатике) элементарные высказывания обозначаются латиницы: a, b, c, … x, y, z. Истинное значение суждения традиционно отмечается цифрой «1», а ложное значение - цифрой «0».
Важные понятия для установления истинности или ложности высказывания
К основным терминам, которые так или иначе соприкасаются с областью логических высказываний, относятся:
- "суждение" - некоторое высказывание, которое потенциально является истинным или ложным;
- "утверждение" - суждение, которое требует доказательства или опровержения;
- "рассуждение" - совокупность логичных и взаимосвязанных суждений, фактов, умозаключений и положений, которые могут быть получены благодаря другим суждениям по определенным правилам вынесения вывода;
- "индукция" - способ рассуждения от частного (более мелкого) к общему (более глобальному);
- "дедукция" - наоборот, способ рассуждения от общего к частному (именно дедуктивным методом в преимуществе своем пользовался знаменитый герой рассказов Артура Конан Дойля Шерлок Холмс, который вкупе с базой знаний, наблюдательностью и внимательностью позволял ему находить истину, облекать её в форму логических высказываний, выстраивать правильные цепочки умозаключений и в результате устанавливать личность преступника).
Что такое высказывание в психологии: "Ты"-высказывание
Наука о человеческом сознании также отводит категории высказываний огромную роль. Именно с помощью неё индивид может произвести на окружающих положительное впечатление и создать неконфликтогенный микроклимат в отношениях. Поэтому сегодня психологи стараются популяризировать тему о наличии двух видов высказывания: это «Я»-высказывания и «Ты»-высказывания. Про последний тип любому, кто хочет совершенствоваться в общении, лучше навсегда забыть!
Характерными примерами «Ты»-высказывания являются такие:
- - Ты вечно не прав!
- - Опять ты лезешь со своими рекомендациями!
- - Ты можешь не быть таким неуклюжим?
В них сразу чувствуется открытое недовольство собеседником, обвинение, создание некомфортной для человека ситуации, в которой он вынужден защищаться. В этом случае он не может услышать, понять и принять точку зрения «обвинителя» потому, что изначально поставлен в положение противника и врага.
«Я»-высказывания
Если цель высказывания - это выражение своего мнения, чувств, эмоций, то забывать про поиск подхода к собеседнику тем не менее нельзя никогда. Бросить короткое обвинение на «ты» куда легче, но на положительную реакцию от собеседника в таком случае можно не рассчитывать, ведь кокон ответной эмоциональной защиты не позволит до него достучаться. Поэтому действеннее будет всё же попробовать технику «Я»-высказываний, которая покоится на определенных принципах.
Первым делом необходимо не обвинять собеседника, а выразить собственную эмоциональную реакцию по поводу произошедшего. Хотя другое лицо не знает, о чем пойдет речь далее, интуитивно оно окажется предрасположенным к проблемам товарища и будет готово проявить участие и заботу.
Например, можно сказать:
- Мне грустно.
- Я в негодовании.
- Я растерян.
- Я готова разрыдаться.
- Я опоздала на работу, и босс сделал мне выговор.
- Я ждала тебя и не могла позвонить, так как сеть плохо ловила.
- Я просидел под дождем целый час и весь промок.
Наконец, следует привести пояснение того, почему то или иное действие вызвало определенную реакцию:
- Для меня это мероприятие было крайне важным.
- Я слишком устаю и не справляюсь с навалившимися обязанностями.
- Я приложил много стараний к этому делу и в результате ничего не получил!
На предпоследнем или заключительном (в зависимости от ситуации) этапе нужно выразить пожелание или просьбу. Человек, к которому собеседник обратится после такого подробного описания чувств, должен получить определенные рекомендации и советы для дальнейшего поведения. Примет он их к сведению или нет - его личный выбор, который продемонстрирует реальное отношение:
- Я бы хотел, чтобы ты выходила из дома раньше.
- Предлагаю договориться: мы будем заниматься бытовыми обязанностями через день.
Необязательным, но в некоторых случаях необходимым пунктом является предупреждение о своих намерениях, а именно:
- Боюсь, я больше не смогу одалживать тебе машину на выходные.
- Я буду напоминать тебе о домашнем задании, если ты будешь забывать.
Ошибки в следовании концепции «Я»-высказываний
Для выстраивания успешного диалога и предотвращения скандалов следует исключить из собственной практики общения такие ошибки:
- Вынесение обвинений. Мало использовать лишь один пункт техники, а затем пуститься в обличение и комментирование собеседника и его действий в форме: «Ты опоздала!», «Ты сломала!», «Ты разбросал вещи!». В этом случае задуманное полностью теряет смысл.
- Обобщения. От ярлыков и штампов следует избавиться как можно скорее. Речь идет про нелестные стереотипные за рулем, блондинках, мужчинах-холостяках и т. д.
- Оскорбления.
- Выражение собственных эмоций в грубой форме ("Я готова тебя убить!", "Я просто в бешенстве!").
Таким образом, «Я»-высказывания предполагают отказ от унижений и упреков для того, чтобы не превращать общение в опасное невидимое оружие.
Знаменитые высказывания философов
Завершение статьи будет связано с высказываниями, которые, в отличие от логических суждений и универсальных психологических приемов, воспринимаются каждым человеком сугубо индивидуально:
- Чего не следует делать, не делай даже в мыслях (Эпиктет).
- Выдать чужой секрет — предательство, выдать свой — глупость (Вольтер).
- Если 50 миллионов человек говорят глупость, это по-прежнему глупость (Анатоль Франс).
Помогают людям лучше понять себя и других, поддерживают в самых разных сферах жизни.