42422

Нормальные формы формул. Проблема разрешения

Лабораторная работа

Математика и математический анализ

Теорема 1 о приведении к ДНФ: Для любой формулы А можно найти такую формулу В находящуюся в ДНФ что АВ. Формула В называется ДНФ формулы А. Конечно например все ДНФ данной формулы равносильны. Выделим среди ДНФ так называемую совершенную дизъюнктивную нормальную форму формулы.

Русский

2013-10-29

89 KB

11 чел.

Практическое занятие №9

 

Тема: Нормальные формы формул. Проблема разрешения.

Цель работы: овладение  умением приведения булевых функций к ДНФ (СДНФ), КНФ(СКНФ).

Теоретическая часть

В силу ассоциативности операций и как бы мы не расставляли скобки в выражениях  A1&A2&…&Ak,   всегда будем приходить к равносильным формулам. Каждое из этих выражений будем считать формулой, и называть соответственно многочленной конъюнкцией и дизъюнкцией формул .

Канонические виды формул

Определение 1: Формулу называют элементарной конъюнкцией, если она является конъюнкцией переменных и отрицаний переменных.

Пример 1:    .

Определение 2:  Формула находится в дизъюнктивной нормальной форме (ДНФ), если она является дизъюнкцией элементарных конъюнкций.

Пример 2: .

Теорема 1 ( о приведении к ДНФ): Для любой формулы А можно найти такую формулу В, находящуюся в ДНФ, что АВ. Формула В называется ДНФ формулы А.

Аналогично читается теорема для КНФ (конъюнктивной нормальной формы).

Необходимо отметить, что ДНФ и КНФ может быть сколько угодно. Конечно, например все ДНФ данной формулы равносильны. Выделим среди ДНФ  так называемую совершенную дизъюнктивную нормальную форму формулы.

Теорема 2:  Пусть формула А зависит от списка переменных . Говорят, что А находится в совершенной дизъюнктивной нормальной форме (СДНФ) относительно этого списка, если выполняются следующие условия:

  1.  А находится в ДНФ;
  2.  каждый дизъюнктивный член А является – членной конъюнкцией, причём на L – месте

(1L) этой конъюнкции обязательно стоит либо переменная X, либо её отрицание .

  1.  все дизъюнктивные члены А попарно различны.

Теорема 3 (о единственности СДНФ): Если В1 и В2 – совершенные дизъюнктивные нормальные формы формулы А относительно списка переменных , то В1 и В2 могут отличаться только порядком своих дизъюнктивных членов.

Аналогично определяется СКНФ.

СДНФ и СКНФ можно использовать для распознавания равносильности двух формул.

Критерий равносильности: две формулы А1 и А2 зависящие от списка переменных  и не равные тождественно Л (И), равносильны в том и только в том случае, если они приводятся к СДНФ (СКНФ), отличающимся лишь порядком своих дизъюнктивных (конъюнктивных) членов.

Проблемой разрешимости для логики высказываний называют следующую проблему: существует ли такая процедура, которая позволяла бы для произвольной формулы в конечное число шагов определить, является ли она тавтологией?

Решающим методом, во-первых, может служить составление таблицы истинности, которое позволяет всегда, для любой данной формулы, ответить является ли она тавтологией или нет. Он дает принципиальное решение проблемы, но при большом числе переменных таблица истинности становится очень громоздкой.

Второй способ решения основан на приведении формул к нормальной форме применением эквивалентных преобразований. Эта разрешающая процедура позволяет уже по структуре нормальной формы узнать является ли эквивалентная ей исходная формула тавтологией или нет. Приведение данной формулы к ее КНФ и может служить такой разрешающей процедурой.

Действительно, если каждый член КНФ - элементарная дизъюнкция - будет содержать хотя бы одну переменную вместе с ее отрицанием, то эта дизъюнкция получит значение 1, а значит, и вся конъюнкция будет иметь значение 1 при всех наборах значений переменных, т.е. тождественно истинной.

Если же хотя бы один член КНФ не содержит ни одной переменной вместе с ее отрицанием, то конъюнкция не является тождественно истинной, ибо найдется такой набор значений переменных, при котором этот член (элементарная дизъюнкция), а значит и вся конъюнкция имеет значение 0.

Это будет означать, что исходная формула является либо нейтральной, либо противоречием (всегда ложной).

Если из КНФ некоторой формулы можно узнать, является ли она всегда истинной (тавтологией), то ее ДНФ позволяет решить, является ли эта формула всегда ложной (противоречием).

Контрольные вопросы

  1.  Что называется дизъюнктивной нормальной формой булевой функции?
  2.  Дайте определение СДНФ и СКНФ переключательной функции.
  3.  В чем состоит проблема разрешимости для логики высказываний?
  4.  Какие есть разрешающие методы?

Индивидуальные задания

1. Найдите СДНФ  следующих формул, применяя соответствующие эквивалентные преобразования.

  1.  ~D 11) DС      21) СDС
  2.  DС  12) D~   22) DС
  3.  С~D  13) DС        23) СD
  4.  DС~   14)  С~D         24) DСС;
  5.  ~DС    15) DС   25) D~С
  6.  С~D  16) DСС26) DС;
  7.  ~D    17) С~С   27)  С~D;

8  D~С   18) ~DСС    28) DС

     9)  СD   19) СD    29) СD

    10) D~С    20) ~DСD; 30) DС.

2. Формула с тремя переменными имеет таблицу истинности. Какова наиболее простая эквивалентная ей формула?

А

В

С

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

0

0

0

1

1

0

0

1

1

1

1

1

0

0

0

1

0

1

0

1

0

1

1

0

0

0

1

0

1

0

0

0

1

0

0

1

0

1

1

0

0

0

1

1

0

0

0

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

1

1

0

1

1

0

1

1

0

0

1

1

1

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

0

1

1

1

1

1

0

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

0

1

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

1

1

1

0

0

0

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

1

0

1

0

0

0

1

1

1

0

0

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

0

0

1

1

1

0

 

3.  Выпишите СКНФ всякой тождественно ложной формулы, содержащей одну переменную, две переменные, три переменные. Сколько элементарных дизъюнкций содержит СКНФ тождественно ложной формулы, состоящей из n переменных?

4.  Если СДНФ некоторой формулы из четырёх переменных содержит пять членов, то сколько членов содержит СКНФ этой же формулы?

5.  СКНФ некоторой формулы из трёх переменных содержит 6 членов. Какая из двух совершенных нормальных форм этой формулы проще -СДНФ или СКНФ?

6. Определите, какие из данных формул являются тавтологиями, приведя их к КНФ:

  1.  С
  2.  САС
  3.  С

Результаты задачи проверьте при помощи таблиц истинности.

7. Установите, какие из данных формул являются противоречием, приведя каждую из них к ДНФ:

1) (AB)~(A;   2) ((A((A));

3) (AC)C).

Результаты решения проверьте при помощи таблиц истинности.

8. Для каждой из следующих формул определите, является ли она тавтологией или противоречием, или нейтральной приведением формулы к ДНФ и КНФ:

1) (A;

2) ((;

3) CC;

4) ;

5) (( ACC;

6) CCCC.

PAGE  1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

11697. Ознайомлення з функціями драйвера EMS 119.5 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №13. Тема: Ознайомлення з функціями драйвера EMS. Ціль: Вивчити здатність роботи з розширеною памяттю. Теоретичні відомості. На відміну від розширеної памяті додаткова память за допомогою спеціальної апаратури і програмного забезпечення в
11698. Многократные равноточные измерения. Точечная оценка результатов наблюдения 470.5 KB
  Многократные равноточные измерения. Точечная оценка результатов наблюдения. 1. Цель работы 1.1. Выбор средства измерения. 1.2. Освоение метода непосредственной оценки при проведении многократных равноточных измерений. 1.3. Освоение метода ...
11699. Технические измерения линейных размеров. Многократные равноточные (ограниченной выборки) и однократные прямые измерения 186.5 KB
  Тема: Технические измерения линейных размеров. Многократные равноточные ограниченной выборки и однократные прямые измерения 1. Цель работы 1.1. Изучить назначение и устройство штангенрейсмаса штангенглубомера и индикаторного нутромера а также правила их исп
11700. Отклонения формы и расположения поверхностей. Измерение отклонений круглости, прямолинейности цилиндрической поверхности (изогнутости оси), радиального и торцевого биений 247 KB
  Тема: Отклонения формы и расположения поверхностей. Измерение отклонений круглости прямолинейности цилиндрической поверхности изогнутости оси радиального и торцевого биений 1. Цель работы 1.1. Изучить назначение и устройство индикатора часового типа модели...
11701. Средства измерения с непосредственной оценкой. линейные и угловые измерения, работа со штангенциркулем, микрометром, угломером 332 KB
  Лабораторная работа № 1 Средства измерения с непосредственной оценкой. линейные и угловые измерения работа со штангенциркулем микрометром угломером 1. Цель работы Освоить метод непосредственной оценки с отсчётом по шкале и нониусу при помощи линейных ср...
11702. Меры, ознакомление и работа с мерами. Меры твердости образцовые. Меры длинны концевые 99.5 KB
  Лабораторная работа № 2 Меры ознакомление и работа с мерами. Меры твердости образцовые. Меры длинны концевые 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 1. Освоить понятие меры; 2. Ознакомиться с разновидностями мер; 3. Ознакомиться с образцовыми мерами твёрдости служащие для поверки п
11703. СВЧ - Влагомер тест -100 97.5 KB
  Лабораторная работа № 4 СВЧ Влагомер тест 100 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучить принцип работы СВЧ влагомера ТЕСТ100. Измерить влажность калибровочных растворов. Построить график зависимости затухания СВЧ волн от концентрации воды в пробе. Измерить затухание в про
11704. Исследование работы рефрактометра ИРФ - 22 330.5 KB
  Лабораторная работа № 3 Исследование работы рефрактометра ИРФ 22 1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучение принципа работы на рефрактометре ИРФ 22. 2. ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ: Рефрактометр ИРФ 22; Дистиллированная вода. Этанол. Четыре контрольные пробы раствора с разл
11705. Создание диаграммы вариантов использования в среде проектирования Rational Rose 498.5 KB
  Лабораторная работа №1 Создание диаграммы вариантов использования в среде проектирования Rational Rose 1 Общие сведения о Rational Rose Компания Rational Software является лидирующей в области создания методологий и программных решений ориентированных на программистов анали...