Слайд 1Лекция № 9
ЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ КОМПЬЮТЕРА
Слайд 2Логические основы работы компьютера
Алгеброй логики называется аппарат, который позволяет выполнять
действия над высказываниями.
Высказывание – это предложение, относительно которого имеет смысл
говорить истинно оно или ложно.
Высказывания могут быть представлены с помощью математических, химических и прочих знаков.
Слайд 3Алгебра логики = алгебра Буля = булева алгебра (англ. математик
Джордж Буль).
Высказывания обозначают прописными латинскими буквами: А, В, X, Y.
Три
основные логические операции с высказываниями: сложение, умножение, отрицание.
Определены аксиомы (законы) алгебры логики для выполнения этих операций.
Действия, которые производятся над высказываниями, записываются в виде логических выражений.
Слайд 4Алгебра логики рассматривает высказывания не с точки зрения их содержания,
а с точки зрения их истинности или ложности.
Высказывание может принимать
только два значения:
ИСТИНА (обозначим 1)
ЛОЖЬ (обозначим 0)
Слайд 5Логические выражения могут быть:
Простое логическое выражение состоит из одного высказывания
и не содержит логические операции (два результата — либо «истина»,
либо «ложь»).
Сложное логическое выражение содержит высказывания, объединенные логическими операциями (содержит аргументы, которыми являются высказывания).
Слайд 6В качестве основных логических операций в сложных логических выражениях используются
следующие:
НЕ (логическое отрицание, инверсия);
ИЛИ (логическое сложение, дизъюнкция);
И (логическое умножение, конъюнкция).
Слайд 7Логическое отрицание является одноместной операцией, так как в ней участвует
одно высказывание.
Логическое сложение и умножение — двуместные операции, в них
участвует два высказывания.
Существуют и другие операции (например, операции следования и эквивалентности), правила работы которых можно вывести на основании основных операций.
Слайд 8Все операции алгебры логики определяются таблицами истинности значений.
Таблица истинности определяет
результат выполнения операции для всех возможных логических значений исходных высказываний.
Количество
вариантов, отражающих результат применения операций, зависит от количества высказываний в логическом выражении.
Слайд 9Таблица истинности
одноместной логической операции состоит из двух строк: два различных
значения аргумента — «истина» (1) и «ложь» (0) и два
соответствующих им значения функции, в таблице истинности;
двуместной логической операции — четыре строки: 4 различных сочетания значений аргументов — 00, 01, 10 и 11 и 4 соответствующих им значения функции.
Слайд 10Операция «НЕ» — логическое отрицание (инверсия)
применяется к одному аргументу, в
качестве которого может быть и простое, и сложное логическое выражение.
Результатом операции «НЕ» является следующее:
если исходное выражение истинно, то результат его отрицания будет ложным;
если исходное выражение ложно, то результат его отрицания будет истинным.
Слайд 11Операция «НЕ»
Для операции отрицания «НЕ» приняты следующие условные обозначения: ┐A;
not А.
Результат операции отрицания «НЕ» определяется следующей таблицей истинности:
или
Слайд 12Примеры отрицания
Высказывание «Земля вращается вокруг Солнца» истинно. Высказывание «Земля не
вращается вокруг Солнца» ложно.
Высказывание «Уравнение у = 4х + 3
в промежутке -2 < х < 2 не имеет корня» ложно. Высказывание «Уравнение у = 4х + 3 в промежутке -2 < х < 2 имеет корень» истинно.
«4 — не простое число» истинно.
Принцип работы переключателя настольной лампы таков: если лампа горела, переключатель выключает ее, если лампа не горела — включает ее (электрически аналог операции отрицания).
Слайд 13Операция «ИЛИ» – логическое сложение (дизъюнкция, объединение)
выполняет функцию объединения двух
высказываний, в качестве которых может быть и простое, и сложное
логическое выражение.
Высказывания, являющиеся исходными для логической операции, называют аргументами.
Результатом операции «ИЛИ» является выражение, которое будет истинным тогда и только тогда, когда истинно будет хотя бы одно из исходных выражений.
Слайд 14Операция «ИЛИ»
Результат операции «ИЛИ» определяется следующей таблицей истинности:
Применяемые обозначения: А
или В; A \/ В; A or В.
Результат операции «ИЛИ»
истинен, когда истинно А, либо истинно В, либо истинно и А, и В одновременно, и ложен тогда, когда аргументы А и В — ложны.
Слайд 15Примеры логического сложения
1. Рассмотрим высказывание «В библиотеке можно взять книгу
или встретить знакомого». Это высказывание формально можно представить так: С
= A \/ В, где высказывание А — «В библиотеке можно взять книгу», а В — «В библиотеке можно встретить знакомого». Объединение этих высказываний при помощи операции логического сложения означает, что события могут произойти как отдельно, так и одновременно.
Слайд 16Примеры логического сложения
2. Рассмотрим высказывание «Знания или везение — залог
сдачи экзаменов». Успешно сдать экзамен может тот, кто все знает,
или тот, кому повезло (например, вытянут единственный выученный билет), или тот, кто все знает и при этом выбрал «хороший» билет.
Слайд 17Примеры логического сложения
3. Кто хоть однажды использовал елочную гирлянду с
параллельным соединением лампочек, знает, что гирлянда будет светить до тех
пор, пока цела хотя бы одна лампочка.
Логическая операция «ИЛИ» схожа с работой подобной гирлянды, ведь результат операции ложь только в одном случае — когда все аргументы ложны.
Слайд 18Операция «И» – логическое умножение (конъюнкция)
выполняет функцию пересечения двух высказываний
(аргументов), в качестве которых может быть и простое, и сложное
логическое выражение.
Результатом операции «И» является выражение, которое будет истинным тогда и только тогда, когда истинны оба исходных выражения.
Слайд 19Операция «И»
Результат операции «И» определяется следующей таблицей истинности:
Применяемые обозначения: А
и В; A /\ В; A and В.
Результат операции «И»
истинен тогда и только тогда, когда истинны одновременно высказывания А и В, и ложен во всех остальных случаях.
Слайд 20Примеры логического умножения
1. Рассмотрим высказывание «Учитель должен быть умным и
справедливым». Это высказывание формально можно представить так: С - А
/\ В, где высказывание А — «Учитель должен быть умным», а В — «Учитель должен быть справедливым». Объединение этих высказываний при помощи операции логического умножения означает, что учитель должен быть одновременно и умным, и справедливым.
Слайд 21Примеры логического умножения
2. Рассмотрим высказывание «Умение и настойчивость приводят к
достижению цели».
Достижение цели возможно только при одновременной истинности двух предпосылок
— умения и настойчивости.
Слайд 22Примеры логического умножения
3. Логическую операцию «И» можно сравнить с последовательным
соединением лампочек в гирлянде.
При наличии хотя бы одной неработающей лампочки
электрическая цепь оказывается разомкнутой, то есть гирлянда не работает.
Ток протекает только при одном условии — все составляющие цепи должны быть исправны.
Слайд 23Операция «ЕСЛИ-ТО» – логическое следование (импликация)
связывает два простых логических выражения,
из которых первое является условием, а второе — следствием из
этого условия.
Применяемые обозначения: если А, то В; А влечет В; if A then В; А –> В.
Слайд 24Операция «ЕСЛИ-ТО»
Таблица истинности:
Результат операции следования (импликации) ложен только тогда,
когда предпосылка А истинна, а заключение В (следствие) ложно.
Слайд 25Примеры операции следования
1. Рассмотрим высказывание «Если идет дождь, то на
улице сыро». Здесь исходные высказывания «Идет дождь» и «На улице
сыро». Если не идет дождь и не сыро на улице, результат операции следования — истина. На улице может быть сыро и без дождя, например, когда прошла поливочная машина или дождь прошел накануне. Результат операции ложен только тогда, когда дождь идет, а на улице не сыро.
Слайд 26Примеры операции следования
2. Рассмотрим два высказывания: А {х делится на
9}, В {х делится на 3}. Операция А –> В
означает следующее: «Если число делится на 9, то оно делится и на 3. Рассмотрим возможные варианты:
А — ложно, В — ложно (1-я строка таблицы истинности). х = 4, 17, 22.
А — ложно, В — истинно (2-я строка таблицы истинности). х = 6, 12, 21.
А — истинно, В — ложно (3-я строка таблицы истинности). Невозможно найти такие числа, которые делились бы на 9, но не делились на 3.
А — истинно, В — истинно (4-я строка таблицы истинности). х = 9, 18, 27.
Слайд 27Операция «А тогда и только тогда, когда В» (эквивалентность, равнозначность)
Таблица
истинности:
Результат операции эквивалентность истинен только тогда, когда А и В
одновременно истинны или одновременно ложны.
Слайд 28Примеры операции эквивалентности
«День сменяет ночь тогда и только тогда, когда
солнце скрывается за горизонтом»;
«Добиться результата в спорте можно тогда и
только тогда, когда приложено максимум усилий».
Слайд 29Вопросы
Что такое алгебра логики? Какие логические операции вы знаете?
Что такое
высказывание? Приведите примеры высказываний.
Какие виды логических выражений вы знаете?
Что такое
таблица истинности?
В чем отличие одноместной и двуместной операции?
Что такое логическое отрицание? Приведите свои примеры.
Что такое логическое сложение? Приведите свои примеры.
Что такое логическое умножение? Приведите свои примеры.
Что такое импликация? Приведите свои примеры.
Что такое эквивалентность? Приведите свои примеры.