(1) 2 既是偶数又是素数。
(2) 一个整数是奇数当且仅当它不能被 2 整除。
(3) 大学里的学生不是本科生就是研究生。
(4) 你的车速超过每小时 100 公里足以接到超速罚单。
(5) 只要你接到超速罚单,你的车速就超过每小时 100 公里。
(6) 要选修离散数学课程,你必须已经选修线性代数或数学分析。
(7) 只要不下雨,我就骑自行车上班。
(8) 只有不下雨,我才骑自行车上班。
(9) 除非你年满 18 周岁,否则你没有选举权。
[解]:
(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)2 是偶数∧2 是素数∀x∈Z,(x 是奇数)↔(2∤x)∀x,(学生(x)∧在大学(x))→(本科生(x)∨研究生(x))(你的速度>100)→接到超速罚单接到超速罚单→(你的速度>100)选修离散数学→(学过线性代数∨学过数学分析)¬下雨→骑自行车上班骑自行车上班→¬下雨¬(年龄≥18)→¬有选举权
判定下列逻辑蕴涵和逻辑等价是否成立,其中 A,B,C 为任意公式。
(1) A⇒B→A
(2) ¬A→¬B⇔B→A
(3) A→(B→C)⇒(A→B)→(A→C)
(4) A→(B→C)⇔A∧B→C
(5) (A∨B)→C⇔(A→C)∧(B→C)
(6) ¬A∨B,A→(B∧C),D→B⇒¬B→C
[解]:
(1) T
(2) T
(3) T
(4) T
(5) T
(6) F,一个反例是 A=B=C=D=F.
求下列公式的合取范式与析取范式
(1) ¬(q→p)∧(r→¬s)
(2) (¬p∧q)→r
(3) ¬(p∨q)↔(p∧q)
(1)
¬(q→p)∧(r→¬s)≡¬(¬q∨p)∧(¬r∨¬s)≡(q∧¬p)∧(¬r∨¬s)DNF: (q∧¬p∧¬r)∨(q∧¬p∧¬s)CNF: (q)∧(¬p)∧(¬r∨¬s)
(2)
(¬p∧q)→r≡¬(¬p∧q)∨r≡(p∨¬q∨r)DNF: p∨¬q∨rCNF: (p∨¬q∨r)
(3)
¬(p∨q)↔(p∧q)≡(¬(p∨q)→(p∧q))∧((p∧q)→¬(p∨q))≡((p∨q)∨(p∧q))∧(¬(p∧q)∨¬(p∨q))≡(p∨q)∧(¬p∨¬q)∧(¬p∨¬q)≡(p∨q)∧(¬p∨¬q)DNF: (p∧¬p)∨(p∧¬q)∨(q∧¬p)∨(q∧¬q)≡(p∧¬q)∨(q∧¬p)CNF: (p∨q)∧(¬p∨¬q)
求下列公式的主合取范式与主析取范式。
(1) p→(p∧q)
(2) (p∨q)→(q→r)
(3) (p→(p∧q))∨r
(1) p→(p∧q)≡¬p∨(p∧q)≡(¬p∨p)∧(¬p∨q)≡⊤∧(¬p∨q)≡¬p∨q(p,q)=(0,0),(0,1),(1,1)⇒小项 m0,m1,m3主析取范式: (¬p∧¬q)∨(¬p∧q)∨(p∧q)主合取范式: (¬p∨q)(2) (p∨q)→(q→r)≡¬(p∨q)∨(¬q∨r)≡(¬p∧¬q)∨¬q∨r≡¬q∨r∨(¬p∧¬q)≡¬q∨r主析取范式: 所有非2,6的极小项之析取,即 m0∨m1∨m3∨m4∨m5∨m7=(¬p∧¬q∧¬r)∨(¬p∧¬q∧r)∨(¬p∧q∧r)∨(p∧¬q∧¬r)∨(p∧¬q∧r)∨(p∧q∧r)主合取范式: (p∨¬q∨r)∧(¬p∨¬q∨r)(3) (p→(p∧q))∨r≡(¬p∨(p∧q))∨r≡(¬p∨r)∨(p∧q)≡(¬p∨r∨p)∧(¬p∨r∨q)≡⊤∧(¬p∨q∨r)≡¬p∨q∨r主合取范式: M4=(¬p∨q∨r)主析取范式: 所有除 m4 外的极小项之析取=m0∨m1∨m2∨m3∨m5∨m6∨m7=(¬p∧¬q∧¬r)∨(¬p∧¬q∧r)∨(¬p∧q∧¬r)∨(¬p∧q∧r)∨(p∧¬q∧r)∨(p∧q∧¬r)∨(p∧q∧r)
用 {¬,→} 等价表示下列公式
(1) p∨(p∧q)↔p
(2) ((p∨q)∨r)↔(p∨(q∨r))
(3) ((p∧q)∧r)↔(p∧(q∧r))
(4) (p∧(q∨r))↔((p∧q)∨(p∧r))
(5) (p∨(q∧r))↔(p∨q)∧(p∨r)
只要知道:
A∨BA∧BA↔B≡¬A→B≡¬(A→¬B)≡(A→B)∧(B→A)
即可.
(1)(¬(¬p→¬(p→¬q))→p)∧(p→¬(¬p→¬(p→¬q)))(2)(¬(¬(¬p→q)→r)→¬(¬p→¬(q→¬r)))∧(¬(¬p→¬(q→¬r))→¬(¬(¬p→q)→r))(3)(¬(¬p→¬(¬q→¬r))→¬(¬(¬p→¬q)→¬r))∧(¬(¬(¬p→¬q)→¬r)→¬(¬p→¬(¬q→¬r)))(4)(¬(¬p→¬(¬q→r))→¬(¬(¬p→¬q)→¬(¬p→¬r)))∧(¬(¬(¬p→¬q)→¬(¬p→¬r))→¬(¬p→¬(¬q→r)))(5)(¬(¬p→¬(¬q→¬r))→¬(¬(¬p→q)→¬(¬p→r)))∧(¬(¬(¬p→q)→¬(¬p→r))→¬(¬p→¬(¬q→¬r)))
(注意此答案由大模型生成,Costannt不保证其正确性!)
用 ↓、↑ 分别等价表示下列公式。
(1) ¬p∨q
(2) p∧¬q
(3) ¬p∨¬q
(4) p↔q
只要知道:
NOR(↓): p↓q≡¬(p∨q)NAND(↑): p↑q≡¬(p∧q)
即可.
(1) ¬p∨q↓:((p↓p)↓q)↓((p↓p)↓q)↑:p↑(q↑q)(2) p∧¬q↓:(((p↓p)↓q)↓((p↓p)↓q))↓(((p↓p)↓q)↓((p↓p)↓q))↑:(p↑(q↑q))↑(p↑(q↑q))(3) ¬p∨¬q↓:((p↓p)↓(q↓q))↓((p↓p)↓(q↓q))↑:p↑q(4) p↔q↑:(((p↑q)↑(p↑q))↑((p↑q)↑(p↑q)))↑((((p↑p)↑(q↑q))↑((p↑p)↑(q↑q)))↑(((p↑p)↑(q↑q))↑((p↑p)↑(q↑q))))↓:(类似构造,略)
(注意此答案由大模型生成,Costannt不保证其正确性!)
请注意:关于证明\推理,不同的教学年和教师要求可能不同,此处只能给出一种可行的方案,请认真自行完成作业,约定公理和一些常用的定理如下:
A1:A→(B→A)
A2:(A→(B→C))→((A→B)→(A→C))
A3:(¬A→¬B)→(B→A)
rmp:A=Ture,A→B=True,thenB=True
T1:A→A
T2:A=Ture,then(B→A)=True
T3:¬A→(A→B)
T3′:A→(¬A→B)
T4:¬¬A⇔A
T5:(B→C)→((A→B)→(A→C))
T6:(A→(B→C))→(B→(A→C))
T7:(A→B)→((B→C)→(A→C))
T8:(¬A→A)→A
T8′:(A→¬A)→¬A
T9:¬¬A→A
T10:A→¬¬A
T11:(A→¬B)→(B→¬A)
T12:(A→B)→(¬B→¬A)
T13:(¬A→B)→(¬B→A)
T14:(A→C)→((B→C)→((¬A→B)→C))
T15:ifA→B,andC→D,then(B→C)→(A→D)
对初学者,请认真理解每个定理的证明思想,特别要熟悉 T14 的证明和使用,在后面的练习中会发现,大多数习题若能转化为使用 T14 来解决,尽管会增加书写量,但能够简化思考难度.
在 PC 中证明下列事实:
(1) ⊢(A→(A→B))→(A→B)
(2) ¬A⊢A→B
(3) A→B,¬(B→C)→¬A⊢A→C
(4) ⊢(A→(B→C))→((A→(D→B))→(A→(D→C)))
(5) ⊢(A→(B→C))→((C→D)→(A→(B→D)))
(6) ⊢((A→B)→C)→(B→C)
(7) ⊢((A→B)→(B→A))→(B→A)
(8) ⊢A→((A→B)→(C→B))
(9) ⊢((A→B)→A)→A
(10) ⊢((A→B)→C)→((C→A)→A)
(11) ⊢((A→B)→C)→((A→C)→C)
(12) ⊢(((A→B)→C)→D)→((B→D)→(A→D))
(13) ⊢(A→C)→((B→C)→(((A→B)→B)→C))
(14) ⊢(A→C)→((B→C)→(((B→A)→A)→C))
(1)
-
(A→B)→(A→B)T1
-
((A→B)→(A→B))→((A→(A→B))→(A→B))T6
-
A→((A→B)→B)1,2,rmp
-
(A→((A→B)→B))→((A→(A→B))→(A→B))A2
-
(A→(A→B))→(A→B)3,4,rmp
(2)
-
¬A→(A→B)T3
-
¬A 已知
-
A→B1,2,rmp
(3)
-
¬(B→C)→¬A 已知
-
(¬(B→C)→¬A)→(A→(B→C))A3
-
A→(B→C)1,2,rmp
-
(A→(B→C))→((A→B)→(A→C))A2
-
(A→B)→(A→C)3,4,rmp
-
A→B 已知
-
A→C5,6,rmp
(4)
-
(A→(B→C))→(D→(A→(B→C)))T2
-
(D→(A→(B→C)))→(A→(D→(B→C)))T6
-
(D→(B→C))→((D→B)→(D→C))A2
-
(A→(B→C))→(A→((D→B)→(D→C))) 1,2,3连用三段论
-
(A→((D→B)→(D→C)))→((A→(D→B))→(A→(D→C)))A2
-
(A→(B→C))→((A→(D→B))→(A→(D→C))) 4,5用三段论
(5)
-
(B→C)→((C→D)→(B→D))T7
-
A→((B→C)→((C→D)→(B→D)))T2
-
(A→((B→C)→((C→D)→(B→D))))→((A→(B→C))→(A→((C→D)→(B→D))))A2
-
(A→(B→C))→(A→((C→D)→(B→D)))2,3,rmp
-
(A→((C→D)→(B→D)))→((C→D)→(A→(B→D)))T6
-
(A→(B→C))→((C→D)→(A→(B→D))) 4,5,用三段论
(6)
-
B→(A→B)A1
-
(B→(A→B))→(((A→B)→C)→(B→C))T7
-
((A→B)→C)→(B→C)1,2,rmp
(7)(本题采用T14证明)
-
(A→B)→(¬(A→B)→A)T3
-
B→((A→B)→(¬(A→B)→A))T2
-
(B→((A→B)→(¬(A→B)→A)))→((B→(A→B))→(B→(¬(A→B)→A)))A2
-
(B→(A→B))→(B→(¬(A→B)→A))2,3,rmp
-
B→(A→B)A1
-
B→(¬(A→B)→A)4,5,rmp
-
(B→(¬(A→B)→A))→(¬(A→B)→(B→A))T6
-
¬(A→B)→(B→A)6,7,rmp
-
(B→A)→(B→A)T1
-
(¬(A→B)→(B→A))→(((B→A)→(B→A))→((¬¬(A→B)→(B→A))→(B→A)))T14
-
((B→A)→(B→A))→((¬¬(A→B)→(B→A))→(B→A))8,10,rmp
-
(¬¬(A→B)→(B→A))→(B→A)9,11,rmp
-
(¬(B→A)→¬(A→B))→(¬¬(A→B)→(B→A))T13
-
((A→B)→(B→A))→(¬(B→A)→¬(A→B))T12
-
((A→B)→(B→A))→(B→A) 12,13,14连用三段论
(8)
-
(C→A)→((A→B)→(C→B))T7
-
A→(C→A)A1
-
A→((A→B)→(C→B)) 1,2用三段论
(9)(本题采用T14证明)
-
¬A→(A→B)T3
-
(¬A→(A→B))→(¬(A→B)→A)T13
-
¬(A→B)→A1,2,rmp
-
(¬(A→B)→A)→((A→A)→(¬¬(A→B)→A))T14
-
后续证明路径可效仿(7)题,此处是显然有 ¬¬A↔A,不直接使用这个关系的原因是我们使用PC演算系统,只包含{→,¬}
(10)(本题采用T14证明)
-
¬A→(A→B)T3
-
(¬A→(A→B))→(¬(A→B)→A)T13
-
¬(A→B)→A1,2,rmp
-
A→((C→A)→A)A1
-
¬(A→B)→((C→A)→A) 3,4,用三段论
-
(¬(A→B)→((C→A)→A))→((C→((C→A)→A)→((¬¬(A→B)→C)→((C→A)→A))))T14
-
后续证明路径可效仿(7)题
(11)(本题采用T14证明)
-
¬A→(A→B)T3
-
(¬A→(A→B))→(¬(A→B)→A)T13
-
¬(A→B)→A1,2,rmp
-
(¬(A→B)→A)→((A→C)→(¬(A→B)→C))T7
-
(A→C)→(¬(A→B)→C)3,4,rmp
-
((A→C)→(¬(A→B)→C))→(¬(A→B)→((A→C)→C))T6
-
¬(A→B)→((A→C)→C)5,6,rmp
-
(¬(A→B)→((A→C)→C))→((C→((A→C)→C))→((¬¬(A→B)→C)→((A→C)→C)))T14
-
后续证明路径可效仿(7)题
(12)