离散数学(命题逻辑)

1.什么是命题

什么是命题

数理逻辑研究的中心问题是推理,而推理的前提和结论都是命题。因而命题是推理的基本单位
具有确切真值的陈述句称为命题(proposition)。该命题可以取一个“值”,称为真值。真值只有“真”和“假”两种,分别用“T”(或“1”) 和“F”(或“0”)表示

非命题

一切没有判断内容的句子,如命令句 (或祈使句)、感叹句、疑问句、二义性的陈述句等都不能作为命题。

复合命题 (如何产生新命题)

原子命题 (简单命题):不能再分解为更为简单命题的命题。
复合命题:可以分解为更为简单命题的命题。这些简单命题之间是通过如“或者”、“并且”、“不”、“如果......则......”、“当且仅当”等这样的关联词和标点符号复合而成。

2.命题联结词

否定联结词

设 P 是任意一个命题,复合命题“非 P”(或 “P 的否定”)称为 P 的否定式(negation),记作¬P,“¬” 为否定联结词。P 为真当且仅当 ¬P 为假。


否定联结词
合取联结词

设 P、Q 是任意两个命题,复合命题“P 并且 Q”(或 “P 和 Q”)称为 P 与 Q 的合取式(conjunction),记作P ∧ Q,“∧” 为合取联结词。P ∧ Q 为真当且仅当 P,Q 同为真。


合取联结词

“∧” 是自然语言中的 “并且”、“既…又…”、“但”、“和”、“与”、“不仅…而且…”、“虽然…但是…”、“一面…, 一面…” 等的逻辑抽象;但不是所有的“和”,“与”都要使用合取联结词表示,要根据句子的语义进行分析。

2 和 3 的最小公倍数是 6;
2 点 a 位于点 b 与点 c 之间。
这两个命题都是简单命题,不能再分。
析取联结词

设 P、Q 是任意两个命题,复合命题“P 或 Q”称为 P 与 Q 的析取式(disjunction),记作P ∨ Q,“∨” 为析取联结词。P ∨ Q 为真当且仅当 P,Q 至少有一个为真。


析取连接词

联结词 “∨” 是自然语言中的 “或”、“或者” 等的逻辑抽象。自然语言中的 “或” 有 “可兼
或”(或称为同或)、“不可兼或”(即异或) 两种。严格来讲,析取联结词实际上代表的是可兼或,异或有时会使用单独的异或联结词 “⊕” 或 “∨¯” 来表示。

命题:张红生于 1982 年或 1983 年,令
1 P: 张红生于 1982 年;
2 Q: 张红生于 1983 年。
P 与 Q 不能同时为真,即为“不可兼或”
蕴涵联结词

设 P、Q 是任两个命题,复合命题“如果 P,则 Q”称为 P 与 Q 的蕴涵式(implication),记作P → Q,“→” 为蕴涵联结词。P → Q 为假当且仅当 P 为真且 Q 为假。一般把蕴涵式 P → Q中的 P 称为该蕴涵式的前件,Q 称为蕴涵式的后件。

蕴涵联结词

在自然语言中,前件为假,不管结论真假,整个语句的意义,往往无法判断。但对于数理逻辑中的蕴涵联结词来说,当前件 P 为假时,不管 Q 的真假如何,则 P → Q 都为真。此时称为 “善意推定”

等价联结词

设 P、Q 是任两个命题,复合命题“P 当且仅当 Q”称为 P 与 Q 的等价(equivalence),记作P ↔ Q,“↔” 为等价联结词(也称作双条件联结词)。P ↔ Q 为真当且仅当 P、Q 同为真假。


等价联结词

3.命题符号化及应用

回顾命题联结词
命题联结词的真值表

联结词是两个命题真值之间的联结,而不是命题内容之间的连接,因此复合命题的真值只取决于构成他们的各简单命题的真值,而与它们的内容无关,与二者之间是否有关系无关。

  1. 命题联结词的优先级
  2. 复合命题符号化
  3. 命题联接词与开关电路
  4. 命题联接词与逻辑电路
  5. 命题联接词与位运算

4.命题公式和真值表

命题变元

一个特定的命题是一个常值命题,它不是具有值 “T”(“1”),就是具有值 “F”(“0”)。

一个任意的没有赋予具体内容的原子命题是一个变量命题,常称它为命题变量 (或命题变元)(propositional variable),该命题变量无具体的真值,它的变域是集合{T, F}(或 {0, 1})。

命题公式
命题公式
  1. 原子命题变元是最简单的合式公式,称为原子合式公式,简称原子公式;
  2. 命题公式没有真值,只有对其命题变元进行真值指派后,方可确定命题公式的真值;
  3. 整个公式的最外层括号可以省略;公式中不影响运算次序的括号也可以省略。
  4. 在实际应用中,为了便于存储和运算,命题公式常用二元树的方式来表达。
真值表

由公式 G 在其所有可能的解释下所取真值构成的表,称为 G 的真值表(truth table)。


真值表

5.公式的分类和逻辑等价

命题公式分类
真值表告诉我们什么?
  1. 公式 G 称为永真公式(重言式,tautology),如果在它的所有解释之下其真值都为“真”。
  2. 公式 G 称为永假公式(矛盾式,contradiction),如果在它的所有解释之下其真值都为“假”。
    有时也称永假公式为不可满足公式。
  3. 公式 G 称为可满足公式(satisfiable),如果它不是永假的。
G 是永真的当且仅当 ¬G 是永假的;
G 是可满足的当且仅当至少有一个解释 I,使 G 在 I 下为真。
若 G 是永真式,则 G 一定是可满足式,但反之可满足公式不一定是永真式;
公式等价的充分必要条件

必要性:假定 G = H,则 G,H 在其任意解释 I 下或同为真或同为假,于是由 “↔” 的意义知,公式 G ↔ H 在其任何的解释 I 下,其真值为“真”,即 G ↔ H 为永真公式。

充分性:假定公式 G ↔ H 是永真公式,I 是它的任意解释,在 I 下,G ↔ H 为真,因此,G,H 或同为真,或同为假,由于 I 的任意性,故有 G = H。

6.基本等价关系及其应用

基本等价关系
基本等价关系

基本等价关系

基本等价关系
判断公式类型
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