离散数学命题逻辑公式

离散数学中的命题逻辑公式主要涉及基础概念、等值式、范式及推理规则,以下是核心要点:

一、基础概念

  1. 命题与真值

    命题是陈述句,具有真假值(真用T/1表示,假用F/0表示)。原子命题(如p、q)不可分割,复合命题通过逻辑联结词(与、或、非、蕴涵等)组合而成。

  2. 逻辑联结词

    包括:

    • 非(¬) :否定

    • 与(∧) :全真才真

    • 或(∨) :全假才假

    • 蕴涵(→) :前件真则后件真

    • 双蕴涵(↔) :等价关系。

二、等值式与演算

  1. 基本等值式

    • 零一律:$p \lor T = T$,$p \land F = F$

    • 吸收律:$p \lor (p \land q) = p$,$p \land (p \lor q) = p$

    • 德摩根定律:$\neg (p \lor q) \Leftrightarrow \neg p \land \neg q$,$\neg (p \land q) \Leftrightarrow \neg p \lor \neg q$

    • 蕴涵等价:$p \rightarrow q \Leftrightarrow \neg p \lor q$。

  2. 置换与改名规则

    通过变量替换(如p ↔ q ↔ r)保持公式等价,或通过改名简化表达式。

三、范式

  1. 析取范式(DNF)

    由简单合取式析取构成,例如:$p \lor (q \land \neg r)$。

  2. 合取范式(CNF)

    由简单析取式合取构成,例如:$(p \lor q) \land (\neg r \lor s)$。

  3. 主范式与主合取范式

    • 主范式:CNF中每个合取项包含所有命题变量或否定

    • 主合取范式:DNF中每个析取项包含所有命题变量或否定。

四、推理规则

  • 重言式与矛盾式

    重言式(永真)如$p \lor \neg p$,矛盾式(永假)如$p \land \neg p$。

  • 蕴含式

    若$A \rightarrow C$为永真,则$C$是$A$的有效结论,可通过等值演算或真值表验证。

五、应用示例

例如,公式$(p \land q) \lor \neg r$的DNF为$(p \lor \neg r) \land (q \lor \neg r)$,通过德摩根定律和分配律转换得到。

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