background image

Podstawy logiki i teorii mnogości                                                                                                    Ćwiczenie 3 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 

– 1 – 

 
ĆWICZENIE 3 

 

Klasyczny Rachunek Zdań (KRZ): literał, alternatywa elementarna, koniunkcja 
elementarna, formuła w koniunkcyjnej postaci normalnej, formuła w alternatywnej postaci 
normalnej, minimalna apn i kpn, siatka karnaugha. 
 
 
 

Postacie normalne formuł KRZ 
 
 

 
DEF 
Formuły p i 

p

¬

¬

¬

¬

, gdzie p jest dowolną zmienną zdaniową, nazywamy 

literałami

p

 jest 

literałem pozytywnym

, a 

p

¬

¬

¬

¬

 

negatywnym

. Literały 

p

 i 

p

¬

¬

¬

¬

są 

przeciwne

 (jeden względem 

drugiego). 
 

Alternatywa elementarna (klauzula)

 jest to alternatywa skończenie wielu literałów, np. 

r

q

p

∨∨∨∨

¬

¬

¬

¬

∨∨∨∨

 

Koniunkcja elementarna

 jest to koniunkcja skończenie wielu literałów, np. 

r

q

p

∧∧∧∧

¬

¬

¬

¬

∧∧∧∧

 

Formuła w koniunkcyjnej postaci normalnej 

(kpn

)

 jest to koniunkcja skończenie wielu 

alternatyw elementarnych, np. 

((((

)))) ((((

))))

r

p

r

q

p

¬

¬

¬

¬

∨∨∨∨

¬

¬

¬

¬

∧∧∧∧

∨∨∨∨

¬

¬

¬

¬

∨∨∨∨

 

 

Formuła w alternatywnej postaci normalnej 

(apn)

 jest to alternatywa skończenie wielu 

koniunkcji elementarnych, np. 

((((

)))) ((((

))))

r

p

r

q

p

¬

¬

¬

¬

∧∧∧∧

¬

¬

¬

¬

∨∨∨∨

∧∧∧∧

¬

¬

¬

¬

∧∧∧∧

 

 
 
 
 
TW.  Każda formuła KRZ jest logicznie równoważna pewnej formule w kpn i pewnej 
formule w apn. 
 
 
Przypadki szczególne: 
 
(1) 

(((( ))))

0

=

==

=

A

w

 dla każdego wartościowania w.  

       Wtedy 

A

 jest logicznie równoważna formule 

p

p

¬

¬

¬

¬

∧∧∧∧

, która jest w apn 

 
(2) 

(((( ))))

1

=

==

=

A

w

 dla każdego wartościowania w.  

       Wtedy 

A

 jest logicznie równoważna formule 

p

p

¬

¬

¬

¬

∨∨∨∨

, która jest w kpn 

 
 
 
 

background image

Podstawy logiki i teorii mnogości                                                                                                    Ćwiczenie 3 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 

– 2 – 

TW. Formuła w kpn jest tautologią KRZ wtedy i tylko wtedy, gdy w każdej składowej 
alternatywie elementarnej występuje para przeciwnych literałów. 
 
 
 
 
TW. Formuła w apn nie jest spełnialna wtedy i tylko wtedy, gdy w każdej składowej 
koniunkcji elementarnej występuje para przeciwnych literałów. 
 
 
 
 
 
 Sprowadzanie formuł KRZ do apn i kpn metodą przekształceń równoważnych 
 
 
Podformuły danej formuły zastępujemy formułami równoważnymi w następującej kolejności: 
 
 
(1) eliminujemy spójniki   ↔  i  →  zastępując odpowiednio: 
            C

D

         przez     

(

) (

)

C

D

D

C

 

            C

D

          przez          

(

)

¬ ∨

C

D

 

 
 (2) wprowadzamy znak negacji do wnętrza oraz usuwamy  
       podwójną negację zastępując odpowiednio: 
 

(

)

k

C

C

¬

K

1

    przez    

(

)

k

C

C

¬

¬

K

1

 

 

(

)

k

C

C

¬

K

1

    przez    

(

)

k

C

C

¬

¬

K

1

 

                    

¬¬C

           przez               

C

 

  
(3) stosujemy  

a) rozdzielczość koniunkcji względem alternatywy (kpn)  

     zastępując odpowiednio: 
        

(

)

k

C

C

D

K

1

  przez   

(

)

(

)

k

C

D

C

D

K

1

 

        

(

)

D

C

C

k

K

1

  przez   

(

)

(

)

D

C

D

C

k

K

1

 

b) rozdzielczość alternatywy względem koniunkcji (apn) 

     zastępując odpowiednio: 
        

((((

))))

k

C

C

D

∨∨∨∨

∨∨∨∨

∧∧∧∧

K

1

  przez   

((((

))))

((((

))))

k

C

D

C

D

∧∧∧∧

∨∨∨∨

∨∨∨∨

∧∧∧∧

K

1

 

        

((((

))))

D

C

C

k

∧∧∧∧

∨∨∨∨

∨∨∨∨

K

1

  przez   

((((

))))

((((

))))

D

C

D

C

k

∧∧∧∧

∨∨∨∨

∨∨∨∨

∧∧∧∧

K

1

 

 
 
 

background image

Podstawy logiki i teorii mnogości                                                                                                    Ćwiczenie 3 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 

– 3 – 

Sprowadzanie formuł KRZ do apn i kpn metodą tablicową - przykład 
 
 

r

q

q

p

A

¬

¬

¬

¬

=

=

=

=

 

 

q

p

∧∧∧∧

 

r

¬

¬

¬

¬

 

r

q

¬

¬

¬

¬

∧∧∧∧

 

apn 

kpn 

 

r

q

p

¬

¬

¬

¬

∨∨∨∨

¬

¬

¬

¬

∨∨∨∨

¬

¬

¬

¬

 

r

q

p

¬

¬

¬

¬

∧∧∧∧

∧∧∧∧

 

 

r

q

p

∧∧∧∧

¬

¬

¬

¬

∧∧∧∧

 

 

r

q

p

¬

¬

¬

¬

∧∧∧∧

¬

¬

¬

¬

∧∧∧∧

 

 

r

q

p

∧∧∧∧

∧∧∧∧

¬

¬

¬

¬

 

 

 

r

q

p

∨∨∨∨

¬

¬

¬

¬

∨∨∨∨

 

r

q

p

∧∧∧∧

¬

¬

¬

¬

∧∧∧∧

¬

¬

¬

¬

 

 

r

q

p

¬

¬

¬

¬

∧∧∧∧

¬

¬

¬

¬

∧∧∧∧

¬

¬

¬

¬

 

 

 
 
apn: (

r

q

p

¬

¬

¬

¬

∧∧∧∧

∧∧∧∧

∨ (

r

q

p

∧∧∧∧

¬

¬

¬

¬

∧∧∧∧

∨ (

r

q

p

¬

¬

¬

¬

∧∧∧∧

¬

¬

¬

¬

∧∧∧∧

∨ (

r

q

p

∧∧∧∧

∧∧∧∧

¬

¬

¬

¬

∨ (

r

q

p

∧∧∧∧

¬

¬

¬

¬

∧∧∧∧

¬

¬

¬

¬

)  

∨ 

(

r

q

p

¬

¬

¬

¬

∧∧∧∧

¬

¬

¬

¬

∧∧∧∧

¬

¬

¬

¬

 
kpn: (

r

q

p

¬

¬

¬

¬

∨∨∨∨

¬

¬

¬

¬

∨∨∨∨

¬

¬

¬

¬

∧  (

r

q

p

∨∨∨∨

¬

¬

¬

¬

∨∨∨∨

 
 
 
Minimalizacja formuł apn i kpn.

 

 
DEF. 

Minimalną apn

 formuły A nazywamy apn mającą najmniejszą liczbę literałów spośród wszystkich apn 

tej formuły. Podobnie określamy 

minimalną kpn

 
Do upraszczania formuł w postaci apn i kpn  stosujemy następujące równoważności logiczne: 
 

(

)

p

p

p

↔    

p

p

∧ 1

 

  

1

1 ↔

p

 

(

)

p

p

p

   

0

0 ↔

p

 

  

p

p

∨ 0

 

 

((((

))))

p

q

p

p

 

 

((((

)))) ((((

))))

p

q

p

q

p

¬

¬

¬

¬

 

((((

))))

p

q

p

p

 

 

((((

)))) ((((

))))

p

q

p

q

p

¬

¬

¬

¬

 

background image

Podstawy logiki i teorii mnogości                                                                                                    Ćwiczenie 3 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 

– 4 – 

Minimalizacja apn – siatki Karnaugh’a

 

 

 
1)  2 zmienne 
 

((((

)))) ((((

))))

q

q

p

q

p

¬

¬

¬

¬

 

 
 
                 q                

¬

¬

¬

¬q 

 
 
     p 
 
 
  

¬

¬

¬

¬p 

                          
 
 

Zaznaczamy 

n

2  sąsiadujących pól (możliwie najwięcej) i redukujemy tą zmienną, dla której 

mamy raz jej negację i raz bez negacji. Reszta bez zmian. 
 
 
 
 

2)  3 zmienne 

 

((((

)))) ((((

)))) ((((

)))) ((((

)))) ((((

))))

r

q

r

p

r

q

p

r

q

p

r

q

p

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

 

 
                       q               

¬

¬

¬

¬q             ¬

¬

¬

¬q               q 

 
        p 
 
 
       

¬

¬

¬

¬p 

 
 
                       r               r                   

¬

¬

¬

¬r             ¬

¬

¬

¬r 

 

   
  p 

∧∧∧∧q 

p

∧∧∧∧¬

¬

¬

¬q 

 

¬

¬

¬

¬p∧∧∧∧q 

¬

¬

¬

¬p∧∧∧∧¬

¬

¬

¬q 

 
      X 

 
      X 

 

 

 
      X 

 

 

 

background image

Podstawy logiki i teorii mnogości                                                                                                    Ćwiczenie 3 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 

– 5 – 

3)  4  zmienne 

 

((((

)))) ((((

)))) ((((

))))

q

p

s

r

s

r

q

p

r

q

p

q

p

p

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

 

 
                       q                   q                q                q                               
 
           p    
                                                                                                                              
 
        

¬

¬

¬

¬p 

 
 
       

¬

¬

¬

¬p

 

 
 
           p 

 
 
                        r                      r                  

 

¬

¬

¬

¬r            ¬

¬

¬

¬r

 

 

 
     X 

 
     X 

 
      X 

 
     X 

 
     X 

 
     X 

 
      X 

 
     X 

   
    X 

 
    X 

 

 
    X 

 
     X 

 
    X 

 
     X 

 
   X 

background image

Podstawy logiki i teorii mnogości                                                                                                    Ćwiczenie 3 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 

– 6 – 

 Ćwiczenie 3: wiadomości i umiejętności 

 
1. 

Po ćwiczeniu 3 student powinien znać definicje pojęć podanych w nagłówku ćwiczenia 

 

2.

 Student powinien posiadać następujące umiejętności: 

 
    

 dla danej formuły KRZ wyznaczyć równoważną apn i kpn metodą przekształceń 

równoważnych  
 
    

 dla danej formuły KRZ wyznaczyć równoważną apn i kpn metodą tablicową 

     
    

 dla danej apn (kpn) znaleźć jej postać minimalną za pomocą siatki Karnaugha