Тема Дискретная математика
02 Булевы функции. Таблицы истинности. Булев куб.
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела дискретная математика
Решаем задачи

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#82378

a) Из теоремы о существовании СДНФ вывести, что любую (точнее, почти любую) булеву функцию можно разложить в виде

f(x ,...,x  ) =                  ∧                   xτ1∨ xτ2∨ ...xτn
   1     n                                          1    2      n
             по всем наборам (τ1,...,τn) на которых f равна 0

где      ({
 τ     x  если τ = 0
x  = ( --
       x  если τ = 1  .

Такой вид называется совершенной конъюнктивной нормальной формой функции f  .

b) Представить в СКНФ булеву функцию f (x1, x2,x3)  , заданную формулой

f (x1,x2,x3) = (x1 → x2) ∧x3
Показать ответ и решение

a) Поступим аналогично с СДНФ. Во-первых, очевидно, что если функция ψ  равна нулю только на наборе (τ1,τ2,...,τn)  , то

ψ(x ,...,x  ) = x τ1 ∨x τ2 ∨ ...xτn
   1     n     1    2     n

(просто-напросто левая и правая части равенства равны нулю одновременно, и равны единице одновременно).

Но тогда верен и более общий факт. ”  Любую”  функцию f : Bn → B  можно представить в виде

                               ∧                    τ1   τ2     τn
f(x1,...,xn ) =                                      x1 ∨ x2 ∨ ...xn
             по всем наборам (τ1,...,τn) на которых f равна 0

где      (
 τ   { x  если τ = 0
x  = ( --
       x  если τ = 1  .

Почему любая стоит в кавычках? Из этого правила есть ровно одно исключение. По аналогии с тем, как в СДНФ не получится выразить тождественно нулевую функцию, в нашем случае, то есть в СКНФ, не получится выразить тождественно единичную функцию. Все остальные - можно.

2. Как же выразить эту функцию

f (x1,x2,x3) = (x1 → x2) ∧x3

в СКНФ? Надо для начала составить её таблицу истинности.

     |   |    |              |
 x1  |x2 |x3  |(x1 → x2)∧ x3 |
-----|---|----|--------------|
 0   |0  |0   |0             |
     |   |    |              |
 0   |0  |1   |1             |
 0   |1  |0   |0             |
     |   |    |              |
 0   |1  |1   |1             |
 1   |0  |0   |0             |
     |   |    |              |
 1   |0  |1   |0             |
 1   |1  |0   |0             |
     |   |    |              |
 1   |1  |1   |1             |

А далее, чтобы выписать СКНФ нашей функции, мы должны просто написать конъюнкцию по всем наборам, на которых f  равна 0 всевозможных дизъюнкций переменных или их отрицаний, причем в дизъюнкцию переменная входит с отрицанием, если соответствующая координата в соответствующем наборе равна единице. Получаем:

                                  ---       ---            ---      ---   --- ---
f(x1,x2,x3) = (x1 ∨ x2 ∨x3 )∧ (x1 ∨ x2 ∨ x3) ∧ (x1 ∨ x2 ∨ x3) ∧(x1 ∨ x2 ∨ x3)∧ (x1 ∨x2 ∨ x3)
Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 2#82377

Для функции f(x1,x2,x3)  , заданной своей таблицей истинности

    |   |    |            |
 x1 |x2 | x3 |f(x1,x2,x3) |
----|---|----|------------|
 0  |0  | 0  |1           |
 0  |0  | 1  |0           |
    |   |    |            |
 0  |1  | 0  |1           |
 0  |1  | 1  |0           |
 1  |0  | 0  |0           |
    |   |    |            |
 1  |0  | 1  |0           |
 1  |1  | 0  |0           |
    |   |    |            |
 1  |1  | 1  |0           |

выяснить, какие из её переменных являются существенными, а какие - несущественными. Задать эту функцию формулой так, чтобы все переменные в этой формуле были существенными.

Показать ответ и решение

1. Поймем вначале, какие переменные у нее являются существенными, а какие - нет.

Во-первых, легко заметить, что x1   - существенная переменная, поскольку есть два набора

(0,0,0) и (1,0,0)

отличающиеся только в первой координате, на которых функция различна:

f (0,0,0) = 1, f(1,0,0) = 0

Далее, x
  3   - тоже существенная переменная, поскольку есть два набора

(0,0,0) и (0,0,1)

отличающиеся только в третьей координате, на которых функция различна:

f (0,0,0) = 1, f(0,0,1) = 0

Переменная x2   - наоборот, несущественная. Поскольку на всех возможных наборах, отличающихся только во второй координате:

(0,0,0) и (0,1,0)

(0,0,1) и (0,1,1)

(1,0,0) и (1,1,0)

(1,0,1) и (1,1,1)

наша функция совпадает (на первых двух наборах она равна единице, а на всех остальных парах наборов она равна нулю).

Следовательно, переменная x2   - несущественная.

В таком случае, от переменной x2   можно насильно избавиться, и получить уже функцию от двух переменных x ,x
 1   3   , которую мы не будем отличать от исходной функции f  .

Как избавиться от x2   ? Ну, просто вычеркнуть столбец x2   из таблицы истинности нашей функции:

     |   |         |
 x1  |x3 |f (x1,x3) |
-----|---|---------|
 0   |0  |1        |
 0   |1  |0        |
     |   |         |
 0   |0  |1        |
 0   |1  |0        |
     |   |         |
 1   |0  |0        |
 1   |1  |0        |
     |   |         |
 1   |0  |0        |
 1   |1  |0        |

И что же, на этом все? Нет конечно. Должна ведь получиться таблица истинности функции от двух переменных, а у нас получилась пока ерунда - функция уже от двух переменных, но таблица у неё слишком ”  длинная”  .

Теперь надо склеить полностью совпадающие столбцы таблицы в один (а совпадающие столбцы обязательно будут, это, собственно, и означает, что x2   была фиктивной). Получим такую таблицу истинности:

     |   |         |
 x1  |x3 |f (x1,x3) |
-----|---|---------|
 0   |0  |1        |
 0   |1  |0        |
     |   |         |
 1   |0  |0        |
 1   |1  |0        |

2. Как теперь задать эту функцию формулой? Во-первых, можно просто построить её СДНФ - это вообще универсальный способ перейти от таблице истинности к формуле. Но можно поступить быстрее. Ясно, что если взять отрицание этой функции:

    |   |           |
 x1 |x3 | ¬f(x1,x3) |
----|---|-----------|
 0  |0  | 0         |
 0  |1  | 1         |
    |   |           |
 1  |0  | 1         |
 1  |1  | 1         |

То мы получим обыкновенную дизъюнкцию x1 ∨ x3   . Поэтому наша исходная функция - это отрицание дизъюнкции, т.к. если ¬f(x1,x3) = x1 ∨ x3   , то

f(x1,x3) = ¬(x1 ∨ x3)

(здесь мы воспользовались законом двойного отрицания).

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 3#50817

Проверить, что функция

(x1 →  x2)∨ (x2 → x1)

принимает значение 1 на любом наборе входных данных.

Комментарий: Это поучительный принцип говорит о том, что было бы поспешно интерпретировать функцию импликации x → y   как союз ”   ЕСЛИ x   , ТО y   ”   . Поскольку странно считать, что какие бы два высказывания мы ни взяли, либо первое следует из второго, либо второе из первого. А если функция (x1 → x2) ∨(x2 →  x1)   принимает всегда значение 1, то это можно было бы по неосторожности прочесть именно так. Поэтому на стрелку импликации → мы будем смотреть всё таки более формально.

Показать ответ и решение

Действительно, построив таблицу истинности, убеждаемся:

|---|----|----------------------|
|x1-|-x2-|(x1-→-x2)-∨-(x2-→--x1)-|
| 0 | 0  |          1           |
|---|----|----------------------|
|-0-|-1--|----------1-----------|
| 1 | 0  |          1           |
|---|----|----------------------|
--1---1-------------1-----------|
Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 4#50816

Можно ли функцию x1 ⊕ x2   выразить, пользуясь только функциями x1 ∧ x2   и x1 ∨ x2   ?

Показать ответ и решение

Заметим, что x1 ∧ x2   и x1 ∨x2   обладают таким свойством, что они равны 1, если обе x1   и x2   равны 1.

Следовательно, и любая функция, составленная при помощи композиции из конъюнкций и дизъюнкций, тоже будет на наборе (1,1)  принимать значение единица.

Однако x1 ⊕ x2   на наборе (1,1)  принимает значение ноль.

Следовательно, x1 ⊕ x2   нельзя выразить никакой композицией x1 ∧ x2   и x1 ∨ x2   .

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 5#50815

Нарисовать булев куб для функции f(x1,x2,x3) = x1 ∧x3 ∧ (x2 → x3)

Показать ответ и решение

PIC

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 6#50813

Нарисовать булев куб для функции            -------
f(x1,x2) = x1 ⊕ x2

Показать ответ и решение

PIC

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 7#50812

Написать таблицу истинности и СДНФ для функции               --------------------
f(x1,x2,x3) = (x1 ⊕ x3) → (x1 ∨ x2)

Показать ответ и решение

Таблица истинности:

     |   |   | -------------------- |
 x1  |x2 |x3 | (x1 ⊕ x3) → (x1 ∨ x2) |
-----|---|---|----------------------|
 0   |0  |0  | 0                    |
 0   |0  |1  | 1                    |
     |   |   |                      |
 0   |1  |0  | 0                    |
 0   |1  |1  | 0                    |
 1   |0  |0  | 0                    |
     |   |   |                      |
 1   |0  |1  | 0                    |
 1   |1  |0  | 0                    |
     |   |   |                      |
 1   |1  |1  | 0                    |

Тогда для такой f  СДНФ будет выглядеть так:

f(x1,x2,x3) = x1-∧ x2 ∧ x3
Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 8#50811

Написать СДНФ для функции               ---------
f (x1,x2,x3 ) = (x1 ∧x2) ∨ (x2 → x3)  .

Показать ответ и решение

Для начала, запишем таблицу истинности этой функции.

     |   |    |---------           |
 x1  |x2 |x3  |(x1 ∧ x2)∨ (x2 → x3)|
-----|---|----|--------------------|
 0   |0  |0   |1                   |
 0   |0  |1   |1                   |
     |   |    |                    |
 0   |1  |0   |1                   |
 0   |1  |1   |1                   |
 1   |0  |0   |1                   |
     |   |    |                    |
 1   |0  |1   |1                   |
 1   |1  |0   |0                   |
     |   |    |                    |
 1   |1  |1   |1                   |

Далее, чтобы записать СДНФ, нужно написать дизъюнкцию конъюнкций всех возможных наборов переменных или их отрицаний, на которых функция равна 1. Причем в каждом дизъюнкте мы берем переменную без отрицания, если в соответствующем наборе она была равна 1, и с отрицанием, если она была равна 0.

Тогда для такой f  СДНФ будет выглядеть так:                --- ---  ---   --- ---
f (x1,x2,x3) = (x1 ∧ x2 ∧ x3)∨ (x1 ∧ x2 ∧ x3)∨
  ---      ---   ---                 --- ---       ---
∨ (x1 ∧ x2 ∧ x3) ∨(x1 ∧ x2 ∧ x3)∨ (x1 ∧ x2 ∧ x3)∨ (x1 ∧x2 ∧ x3)∨ (x1 ∧ x2 ∧ x3)  .

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 9#50803

Действительно ли любую булеву функцию можно представить в СДНФ, то есть в виде

                                ∨
f(x1,...,xn) =                                       xσ11∧ x σ22 ∧ ...x σnn
              по всем наборам (σ1,...,σn) на которых f равна 1
Показать ответ и решение

Как мы помним, чтобы записать функцию В СДНФ, надо написать дизъюнкцию конъюнкций всех возможных наборов переменных или их отрицаний, на которых функция равна 1.

Однако если мы рассмотрим функцию, тождественно равную нолю:

f(x ,...,x ) = 0 н а лю бом набор е (x ,...,x )
   1     n                        1     n

То справа получится пустая дизъюнкция - ведь нет ни одного набора, на котором функция была бы равна 1. Поэтому формально тождественный ноль выразить в СДНФ нельзя.

Комментарий: однако через систему ∧,∨, x-   тождественный ноль все таки выражается, например, как    --
x∧ x   .

Ответ:
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!