命题逻辑等值演算

前言:第二章!

0X00 等值式

设公式 A、B 共同含有 n 个命题变项,若 A 与 B 有相同的真值表,则说明在 2^{n} 个赋值下,A 和 B 的真值相同

因此:

A \leftrightarrow B 恒为真,是「重言式」。此时称 A 与 B 是「等值式」记做 A \Leftrightarrow B

例题:判断下面两个公式是否等值

\neg(p \vee q)\neg(p \wedge q)

由于真值表完全相同!所以这两个公式等值

为了接下来的「等值演算」,我们必须学会一些等值式定律。

例:证明 p \rightarrow (q \rightarrow r) \Leftrightarrow (p \wedge q) \rightarrow r

0X01 析取范式和合取范式

基本概念

  • 文字

命题变项及其否定的统称

比如 q 可以叫做文字,\neg q 也可以叫做一个文字

  • 简单析取式

有限个「文字」构成的析取式

比如:

p, \neg q, p \vee q....

  • 简单合取式

有限个「文字」构成的合取式

比如:

p, \neg q, p \wedge q....

  • 范式

「析取范式」和「合取范式」的总称

  • 析取范式

有限个「简单合取式」组成的「析取式」

比如:

p, \neg q, p \wedge q, p \vee \neg q, (p \wedge q) \vee (p \wedge \neg q) ....

注意前四个,这都是「简单合取式」数目为 1 的「析取范式」

  • 合取范式

有限个「简单析取式」组成的「合取式」

p, \neg q, p \wedge q, p \vee \neg q, (p \vee q) \wedge (p \vee \neg q) ....

注意前四个,这都是「简单析取式」数目为 1 的「合取范式」

「极小项」以及「极大项」

先感性地认识「极小项」以及「极大项」首先我们拿两个「命题变相」形成「极小项」和「极大项」

同样也可以用三个命题变项,形成「极小项」和「极大项」

为了方便记忆,我是这么理解的:合取范围变小,所以是「极小项」、析取范围变大,所以是「极大项」

「主合取范式」和「主析取范式」

之前说了「合取范式」:有限个「简单析取式」组成的「合取式」

如果「简单析取式」是「极大项」那么这个范式就是「主合取范式」

相反如果,「析取范式」中的「简单合取式」是「极小项」的话这个范式就是「主析取范式」

在后面我会举一个求「主合取范式的例子」

0X02 联结词的完备集

假设 S 是一个联结词集合,如果任何 n(n>0)元真值函数都可以由仅含 S 中的联结词构成的公式表示,则 S 是「联结词的完备集」

我们有一个最基本的完备集:

\{\neg, \wedge, \vee\}

也就是说所有的真值函数都能用这三个联结词表示!

0X03 用等值演算法得到「主析取范式」和「主合取范式」

举个例子,求:p \vee q \vee r 的「主析取范式」和「主合取范式」

在这里不写出完整过程,只是将 p 转换成「极小项」的方法记录下来

p

\Leftrightarrow (p \wedge q \wedge r) \vee (p \wedge \neg q \wedge r) \vee (p \wedge \neg q \wedge \neg r) \vee (p \wedge q \wedge \neg r)

这一步可以直接写,缺啥补啥

\Leftrightarrow m_{7} \vee m_{6} \vee m_{4} \vee m_{5}

最后!「极小项」还可以和「极大项」互相转换

\Leftrightarrow M_{0} \wedge M_{1} \wedge M_{2} \wedge M_{3}

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