Презентация "Алгебра логики" (8 класс) по информатике – проект, доклад

Алгебра логики

Содержание

Алгебра логики Логическое высказывание Простое и сложное высказывания Основные логические связки Основные логические операции Триггер Сумматор Порядок выполнения логических операций Основные законы алгебры логики Таблица истинности

Логика – это наука о формах и способах мышления. Это учение о способах рассуждений и доказательств.

Алгебра – это отрасль математики, посвященная изучению алгебраических операций.

Алгебра логики — это раздел математики, изучающий высказывания, рассматриваемые со стороны их логических значений (истинности или ложности) и логических операций над ними.

Логическое высказывание — это любoе повествовательное пpедлoжение, в oтнoшении кoтopoгo мoжно oднoзначнo сказать, истиннo oнo или лoжнo.

Например, предложение "6 — четное число." следует считать высказыванием, так как оно истинное. Предложение " Москва — столица Франции." тоже высказывание, так как оно ложное.

не всякое предложение является логическим высказыванием.

Но

Существуют разные варианты обозначения истинности и ложности логических переменных:

Условия чтобы предложение являлось высказыванием:

Предложение должно быть повествовательным. В предложении должно что либо утверждаться или отрицаться.

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".

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.

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.

Задание

Какие из предложений являются высказываниями? Определите их истинность.

Какой длины эта лента? Рубль - денежная единица России. Париж – столица США. 4+5=10. Сложите числа 2 и 5. Все медведи – бурые. Здравствуй! Посмотрите на доску. Есть кошки, которые дружат с собаками. Некоторые люди являются художниками. Выразите 1 час 15 минут в минуты.

Не является высказыванием.

Высказывание; истина.

Высказывание; ложь.

Высказывание Простое

Сложное (составное)

это набор простых высказываний (два и более простых высказываний) связанных логическими операциями («И», «ИЛИ», «НЕ», «ЕСЛИ…, ТО», «ТОГДА И ТОЛЬКО ТОГДА»).

это повествовательное предложение, относительно которого имеет смысл говорить, истинно оно или ложно.

Примеры

Примеры:

У кошки 4 лапы. У кошки 1 хвост. У кошки 4 лапы И 1 хвост. Часть туристов любят чай. Часть туристов любят молоко. Часть туристов любят чай ИЛИ молоко.

A B A ^ B A v B

Простое высказывание

Сложное (составное) высказывание

Основные логические связки

Основные логические операции

КОНЪЮНКЦИЯ ДИЗЪЮНКЦИЯ ИНВЕРСИЯ ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ

КОНЪЮНКЦИЯ Соответствует союзу И; Обозначение &; В языках программирования and; Название: Логическое умножение.

Таблица истинности

Схема

Таблица истинности для И

Вывод:

результат будет истинным тогда и только тогда, когда оба исходных высказывания истинны.

ДИЗЪЮНКЦИЯ Соответствует союзу ИЛИ; Обозначение V; В языках программирования or; Название: Логическое сложение.

F (AvB) 1

Таблица истинности для ИЛИ

результат будет ложным тогда и только тогда, когда оба исходных высказывания ложны, и истинным в остальных случаях.

ИНВЕРСИЯ Соответствует союзу НЕ; Обозначение Ā; В языках программирования not; Название: Отрицание.

Ā

Таблица истинности для НЕ

результат будет ложным, если исходное выражение истинно, и наоборот.

Таблица истинности для эквивалентности

результат будет истинным тогда и только тогда, когда оба высказывания одновременно либо ложны, либо истинны.

Триггер

Триггер — это электронная схема, широко применяемая в регистрах компьютера для надёжного запоминания одного разряда двоичного кода. Триггер имеет два устойчивых состояния, одно из которых соответствует двоичной единице, а другое — двоичному нулю. Самый распространённый тип триггера — так называемый RS-триггер (S и R, соответственно, от английских set — установка, и reset — сброс). Условное обозначение триггера:

Он имеет два симметричных входа S и R и два симметричных выхода Q и , причем выходной сигнал Q является логическим отрицанием сигнала . . На каждый из двух входов S и R могут подаваться входные сигналы в виде кратковременных импульсов ( ). Наличие импульса на входе будем считать единицей, а его отсутствие — нулем.

Сумматор

Сумматор — это электронная логическая схема, выполняющая суммирование двоичных чисел.

Условное обозначение одноразрядного сумматора:

При сложении чисел A и B в одном i-ом разряде приходится иметь дело с тремя цифрами: 1. цифра ai первого слагаемого; 2. цифра bi второго слагаемого; 3. перенос pi–1 из младшего разряда. В результате сложения получаются две цифры: 1. цифра ci для суммы; 2. перенос pi из данного разряда в старший.

Таким образом, одноразрядный двоичный сумматор есть устройство с тремя входами и двумя выходами, работа которого может быть описана следующей таблицей истинности.

Таблица истинности:

Всякая логическая переменная и символы "истина" ("1") и "ложь" ("0") — формулы. Если А и В — формулы, то Ā , А^В, АvВ , А → B , А≡В — формулы. Никаких других формул в алгебре логики нет.

Определение логической формулы:

Порядок выполнения логических операций

1. отрицание (“¬”) ↔

2. конъюнкция (“^”)

3. дизъюнкция (“v”)

4. импликация (“”)

5. эквивалентность (“ ”)

Для изменения указанного порядка выполнения операций используются скобки.

Тавтология

Некоторые формулы принимают значение “истина” при любых значениях истинности входящих в них переменных. Например, формула А v Такие формулы называются тождественно истинными формулами или тавтологиями. Высказывания, которые формализуются тавтологиями, называются логически истинными высказываниями.

Тождественная истина

При всех наборах значений переменных x и y формула принимает значение 1, то есть является тождественно истинной.

Тождественная ложь

В качестве другого примера рассмотрим формулу А • , которой соответствует, например, высказывание “Катя самая высокая девочка в классе, и в классе есть девочки выше Кати”. Очевидно, что эта формула ложна, так как либо А, либо обязательно ложно. Такие формулы называются тождественно ложными формулами или противоречиями. Высказывания, которые формализуются противоречиями, называются логически ложными высказываниями.

При всех наборах значений переменных x и y формула принимает значение 0, то есть является тождественно ложной.

Выполнимая формула

Формула в некоторых случаях принимает значение 1, а в некоторых — 0, то есть является выполнимой.

Основные законы алгебры логики

позволяют производить тождественные преобразования логических выражений:

Таблица истинности - таблица, определяющая значение сложного высказывания при всех возможных значениях простых высказываний.

Для формулы, которая содержит две переменные, таких наборов значений переменных всего четыре: (0,0), (0,1), (1,0), (1,1). Если формула содержит три переменные, то возможных наборов значений переменных восемь: (0,0,0), (0,0,1), (0,1,0), (0,1,1), (1,0,0), (1,0,1), (1,1,0), (1,1,1). Количество наборов для формулы с четырьмя переменными равно шестнадцати и т.д.

Как составлять таблицу истинности

1) Определить количество строк: количество строк = 2n + строка для заголовка, где n - количество простых высказываний. 2) Определить количество столбцов: количество столбцов = количество переменных + количество логических операций; • определить количество переменных (простых выражений); • определить количество логических операций и последовательность их выполнения. 3) Заполнить столбцы результатами выполнения логических операций в обозначенной последовательности с учетом таблиц истинности основных логических операций.

Пример

1) Определить количество строк: на входе три простых высказывания: А, В, С поэтому n=3 и количество строк = 23+1 = 9. 2) Определить количество столбцов: • простые выражения (переменные): А, В, С; • промежуточные результаты (логические операции): ¬ А - инверсия; B V C - операция дизъюнкции; а также искомое окончательное значение арифметического выражения: F=¬A&(B˅C). 3) Заполнить столбцы с учетом таблиц истинности логических операций.

Пример:

Составить таблицу истинности логического выражения: F = ¬ А & (B V C)

Основной источник: http://book.kbsu.ru/theory/index.html