命題邏輯

命題

命題
: 命題是一個(gè)陳述預(yù)計(jì)(即陳述事實(shí)的語句),它或真或假,但不能既真又假。

我們用字母來表示命題變?cè)?/strong>,它是代表命題的變量。習(xí)慣上用字母p,\enspace q,\enspace r,\enspace s,\enspace \dots表示命題。如果一個(gè)命題是真命題,它的真值為真,用T表示;如果它是假命題,其真值為假,用F表示。

涉及命題的邏輯領(lǐng)域稱為命題演算命題邏輯。許多數(shù)學(xué)陳述都是有一個(gè)或多個(gè)命題組合而來。稱為復(fù)合命題的新命題是由已知命題用邏輯運(yùn)算符組合而來。

命題邏輯中的命題公式(well formed formula 簡記為wff)遞歸地定義為:

  1. 單個(gè)命題變項(xiàng)p,\enspace q,\enspace r,\enspace s,\enspace \dots是命題公式
  2. 如果A是命題公式,則(\sim A)也是命題公式;
  3. 如果AB是命題公式,則有邏輯聯(lián)結(jié)詞聯(lián)結(jié)AB的符號(hào)串也是命題公式,如A \land B, ~ A \lor B, ~ A \to B等。
  4. 有限次應(yīng)用(1)~(3)構(gòu)成的符號(hào)串才是命題公式。


: 令\:p\:為一個(gè)命題,則\:p\:的否定記作\:\lnot p\:(也可記作\:\overline{p}\:),指“不是\:p\:所指的情形”。命題\:\lnot p\:讀作“非\:p\:”。\:p\:的否定\:\lnot p\:的真值和\:{p}\:的真值相反。

非也可以用符號(hào)\sim表示,\sim p\lnot p表示的意思相同。

命題之否定的真值表

p \lnot p
T F
F T

合取(and)
: 令\:p\:\:q\:為命題。\:p\:、\:q\:的合取即命題“\:p\:并且\:q\:”,記作\:p\land{q}\:。當(dāng)\:p\:\:q\:都是真時(shí)\:p\land{q}\:命題為真,否則為假

析取(or)
: 令\:p\:\:q\:為命題。\:p\:\:q\:的析取即命題“\:p\:\:q\:”,記作\:p\lor{q}\:。當(dāng)\:p\:\:q\:均為假時(shí),\:p\lor{q}\:命題為假,否則為真。

異或
: 令\:p\:\:q\:為命題。\:p\:、\:q\:的異或(記作p\oplus q)是這樣一個(gè)命題: 當(dāng)\:p\:\:q\:中恰好只有一個(gè)為真命題時(shí)為真,否則為假。

蘊(yùn)含
: 令\:p\:\:q\:為命題條件語句p \to q是命題“如果p,則q”。當(dāng)p為真而q為假時(shí),條件語句p \to q為假,否則為真。在條件語句p \to q中,p稱為假設(shè)(前件、前提),q稱為結(jié)論(后件)。

p q p\land q p\lor q p\oplus q p \to q
T T T T F T
T F F T T F
F T F T T T
F F F F F T

條件語句

語句p \to q稱為條件語句,因?yàn)?img class="math-inline" src="https://math.jianshu.com/math?formula=p%20%5Cto%20q" alt="p \to q" mathimg="1">可以斷定在條件p成立的時(shí)候q為真。條件語句也稱為蘊(yùn)含。p \to q,則pq的必要條件。

充分條件、必要條件、充分必要條件

  • 充分條件: 如果A能推出B,那么A就是B的充分條件。其中A為B的子集,即屬于A的一定屬于B,而屬于B的不一定屬于A,具體的說若存在元素屬于B的不屬于A,則A為B的真子集;若屬于B的也屬于A,則A與B相等。
  • 必要條件: 必要條件是數(shù)學(xué)中的一種關(guān)系形式。如果沒有A,則必然沒有B;如果有A而未必有B,則A就是B的必要條件,記作B→A,讀作“B含于A”。數(shù)學(xué)上簡單來說就是如果由結(jié)果B能推導(dǎo)出條件A,我們就說A是B的必要條件。
  • 充分必要條件: 也稱充要條件 如果\:p\:\:q\:的充要條件,則通過\:p\:可以推導(dǎo)出\:q\:,通過\:q\:也可以推導(dǎo)出\:p\:,p \leftrightarrow q。當(dāng)且僅當(dāng)即指充要條件。

p僅當(dāng)q”和“q除非\lnot p

  • p僅當(dāng)q”,表達(dá)了“如果p,則q”同樣的意思。
  • q除非\lnot p”,與p \to q擁有相同的真值??梢宰鱿罗D(zhuǎn)換,q除非\lnot p”,也就是說“如果非\lnot pq”即\lnot\lnot p \to q= p \to q

逆命題、逆否命題與反命題
: 由條件語句p \to q可以構(gòu)成一些新的條件語句。特別是三個(gè)常見的相關(guān)條件語句還擁有特殊的名稱。命題q\to{p}稱為p\to{q}逆命題,而p\to{q}逆否命題是命題\lnot{q} \to \lnot{p}。命題\lnot{p} \to \lnot{q}稱為p\to{q}的反命題。三個(gè)由p \to q衍生出來的條件語句中,只有逆否命題總是和p \to q具有相同的真值。

當(dāng)兩個(gè)復(fù)合命題具有相同的真值時(shí),我們稱它們是等價(jià)的。前提為真,結(jié)論為假時(shí)才為假。

p q p\to q q\to p \lnot q\to\lnot p \lnot p\to\lnot q
T T T T \to T = T \lnot{T} \to \lnot{T} = F \to F = T \lnot{T} \to \lnot{T} = F \to F = T
T F F F \to T = T \lnot{F} \to \lnot{T} = T \to F = F \lnot{T} \to \lnot{F} = F \to T = T
F T T T \to F = F \lnot{T} \to \lnot{F} = F \to T = T \lnot{F} \to \lnot{T} = T \to F = F
F F T F \to F = T \lnot{F} \to \lnot{F} = T \to T = T \lnot{F} \to \lnot{F} = T \to T = T

雙條件語句
: 令\:p\:\:q\:為命題。雙條件語句\:p \harr q\:是命題“\:p\:當(dāng)且僅當(dāng)\:q\:”。當(dāng)\:p\:\:q\:有同樣的真值時(shí),雙條件語句為真,否則為假(即同為真或同為假)。雙條件語句也稱為雙向蘊(yùn)含。

p q p\harr q
T T T
T F F
F T F
F F T

p \leftrightarrow {q}(p\to{q}\land{q}\to{p})有完全相同的真值。

條件的隱式使用

~

復(fù)合命題的真值表

p q \lnot q p\lor \lnot q p\land q (p\lor \lnot{q})\to(p\land q)
T T F T T T
T F T T F F
F T T F F T
F F F T F F

邏輯運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)

\lnot,\land,\lor,\to,\leftrightarrow

運(yùn)算符 優(yōu)先級(jí)
\lnot 1
\land 2
\lor 3
\to 4
\leftrightarrow 5

邏輯運(yùn)算和位運(yùn)算

真值
T 1
F 0

計(jì)算機(jī)的位運(yùn)算對(duì)應(yīng)于邏輯聯(lián)結(jié)詞(\land,\lor,\oplus\quad對(duì)應(yīng)與、或、異或 )。

x y x\lor y x\land y x\oplus q
0 0 0 0 0
0 1 1 0 1
1 0 1 0 1
1 1 1 1 0

永真式

假設(shè)A是一個(gè)n元命題公式,

  • 若其所有2^n個(gè)真值指派都是成真指派,則稱A永真式重言式(rautology),即無論所有命題變?cè)『握嬷?,命題公式的真值都為真。
  • 若其所有2^n個(gè)真值指派都是成假指派,則稱A永假式矛盾式(contradiction),即無論所有命題變?cè)『握嬷?,命題公式的真值都為假。
  • 若至少存在一個(gè)成真指派,則稱A可滿足式(statisfiable formula)
  • A至少存在一個(gè)成真指派及成假指派,則稱A非重言的可滿足式

重言式一定是可滿足式

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