BOOLE ALGEBRA Logika: A konjunkció és diszjunkció tulajdonságai

Hasonló dokumentumok
KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Halmazelmélet. 1. Jelenítsük meg Venn-diagrammon az alábbi halmazokat: a) b) c) 2. Milyen halmazokat határoznak meg az alábbi Venn-diagrammok?

Példák ekvivalencia relációra (TÉTELként kell tudni ezeket zárthelyin, vizsgán):

HALMAZELMÉLET feladatsor 1.

1.1 Halmazelméleti fogalmak, jelölések

DISZKRÉT MATEMATIKA RENDEZETT HALMAZOKKAL KAPCSOLATOS PÉLDÁK. Rendezett halmaz. (a, b) R a R b 1. Reflexív 2. Antiszimmetrikus 3.

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

1. Mondjon legalább három példát predikátumra. 4. Mikor van egy változó egy kvantor hatáskörében?

3. Venn-diagrammok használata nélkül bizonyítsuk be az alábbi összefüggéseket!

Diszkrét matematika I.

DISZKRÉT MATEMATIKA: STRUKTÚRÁK Előadáson mutatott példa: Bércesné Novák Ágnes

Mindent olyan egyszerűvé kell tenni, amennyire csak lehet, de nem egyszerűbbé. (Albert Einstein) Halmazok 1

Diszkrét matematika 2. estis képzés

A valós számok halmaza

Diszkrét matematika 1. középszint

Mindent olyan egyszerűvé kell tenni, amennyire csak lehet, de nem egyszerűbbé.

Matematikai logika és halmazelmélet

1. előadás: Halmazelmélet, számfogalom, teljes

Relációk Függvények. A diákon megjelenő szövegek és képek csak a szerző (Kocsis Imre, DE MFK) engedélyével használhatók fel!

Itt és a továbbiakban a számhalmazokra az alábbi jelöléseket használjuk:

RE 1. Relációk Függvények. A diákon megjelenő szövegek és képek csak a szerző (Kocsis Imre, DE MFK) engedélyével használhatók fel!

Halmaz: alapfogalom, bizonyos elemek (matematikai objektumok) Egy halmaz akkor adott, ha minden objektumról eldönthető, hogy

Az R halmazt a valós számok halmazának nevezzük, ha teljesíti az alábbi 3 axiómacsoport axiómáit.

1. tétel Halmazok és halmazok számossága. Halmazműveletek és logikai műveletek kapcsolata.

Diszkrét matematika 2. estis képzés

2014. szeptember 24. és 26. Dr. Vincze Szilvia

1. Algebrai alapok: Melyek műveletek az alábbiak közül?

Diszkrét matematika I.

Halmazelmélet. 1. előadás. Farkas István. DE ATC Gazdaságelemzési és Statisztikai Tanszék. Halmazelmélet p. 1/1

Klasszikus algebra előadás. Waldhauser Tamás április 28.

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Funkcionálanalízis. n=1. n=1. x n y n. n=1

A fontosabb definíciók

Dr. Vincze Szilvia;

Relációk. Vázlat. Példák direkt szorzatra

Analízis előadás és gyakorlat vázlat

Vázlat. Relációk. Példák direkt szorzatra

2. Logika gyakorlat Függvények és a teljes indukció

A relációelmélet alapjai

Mikor van egy változó egy kvantor hatáskörében? Milyen tulajdonságokkal rendelkezik a,,részhalmaz fogalom?

Diszkrét matematika I.

2. Alapfogalmak, műveletek

MM CSOPORTELMÉLET GYAKORLAT ( )

minden x D esetén, akkor x 0 -at a függvény maximumhelyének mondjuk, f(x 0 )-at pedig az (abszolút) maximumértékének.

Diszkrét matematika HALMAZALGEBRA. Halmazalgebra

Relációk. 1. Descartes-szorzat. 2. Relációk

MATEMATIKA I. JEGYZET 1. RÉSZ

Matematika III. 2. Eseményalgebra Prof. Dr. Závoti, József

Sorozatok, sorok, függvények határértéke és folytonossága Leindler Schipp - Analízis I. könyve + jegyzetek, kidolgozások alapján

2010. október 12. Dr. Vincze Szilvia

Analízis I. Vizsgatételsor

Vektorterek. Wettl Ferenc február 17. Wettl Ferenc Vektorterek február / 27

2011. szeptember 14. Dr. Vincze Szilvia;

Matematika szigorlat, Mérnök informatikus szak I máj. 29.

4. Fuzzy relációk. Gépi intelligencia I. Fodor János NIMGI1MIEM BMF NIK IMRI

f(x) vagy f(x) a (x x 0 )-t használjuk. lim melyekre Mivel itt ɛ > 0 tetszőlegesen kicsi, így a a = 0, a = a, ami ellentmondás, bizonyítva

Valós függvények tulajdonságai és határérték-számítása

Halmazelméleti alapfogalmak

Sorozatok. 5. előadás. Farkas István. DE ATC Gazdaságelemzési és Statisztikai Tanszék. Sorozatok p. 1/2

Diszkrét matematika I.

1. Részcsoportok (1) C + R + Q + Z +. (2) C R Q. (3) Q nem részcsoportja C + -nak, mert más a művelet!

Bevezetés a számításelméletbe (MS1 BS)

A valós számok halmaza 5. I. rész MATEMATIKAI ANALÍZIS

Algoritmusok Tervezése. Fuzzy rendszerek Dr. Bécsi Tamás

Hatványozás. A hatványozás azonosságai

Halmazok-előadás vázlat

Gy ur uk aprilis 11.

Matematika alapjai; Feladatok

Diszkrét matematika I.

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Diszkrét matematika I. gyakorlat

Általános algebra. 1. Algebrai struktúra, izomorfizmus. 3. Kongruencia, faktoralgebra március Homomorfizmus, homomorfiatétel

Analízis I. beugró vizsgakérdések

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

1. Absztrakt terek 1. (x, y) x + y X és (λ, x) λx X. műveletek értelmezve vannak, és amelyekre teljesülnek a következő axiómák:

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Diszkrét matematika 2.

0-49 pont: elégtelen, pont: elégséges, pont: közepes, pont: jó, pont: jeles

Diszkrét matematika I.

A matematika nyelvér l bevezetés

A matematika nyelvéről bevezetés

SZÁMÍTÁSTUDOMÁNY ALAPJAI

1. tétel. Valószínűségszámítás vizsga Frissült: január 19. Valószínűségi mező, véletlen tömegjelenség.

DISZKRÉT MATEMATIKA I. TÉTELEK

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

A lineáris algebrában központi szerepet betöltı vektortér fogalmát értelmezzük most, s megvizsgáljuk e struktúra legfontosabb egyszerő tulajdonságait.

3. Feloldható csoportok

Minden x > 0 és y 0 valós számpárhoz létezik olyan n természetes szám, hogy y nx.

Debreceni Egyetem. Kalkulus I. Gselmann Eszter

Diszkrét matematika I.

Diszkrét matematika II., 8. előadás. Vektorterek

Diszkrét matematika 2.

BEVEZETÉS A MAGASABBSZINTŰ MATEMATIKÁBA ÉS ALKALMAZÁSAIBA KÉZI CSABA GÁBOR

3. Lineáris differenciálegyenletek

Matematikai alapismeretek. Huszti Andrea

Matematikai logika. 3. fejezet. Logikai m veletek, kvantorok 3-1

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

AZ INFORMATIKA LOGIKAI ALAPJAI

Átírás:

BOOLE ALGEBRA Logika: A konjunkció és diszjunkció tulajdonságai 1.a. A B B A 2.a. (A B) C A (B C) 3.a. A (A B) A 4.a. I A I 5.a. A (B C) (A B) (A C) 6.a. A A I 1.b. A B B A 2.b. (A B) C A (B C) 3.b. A (A B) A 4.b. H A H 5.b. A (B C) (A B) (A C) 6.b. A A H Halmazelméletben is hasonló azonosságok igazak: 1.a. A B=B A 1.b. A B=B A 2. a. (A B) C=A (B C) 2.b. (A B) C=A (B C) 3. a. A (A B)=A 3.b. A (A B)=A 4. a. U A=U 4.b. A= 5. a. A (B C)= (A B) (A C) 5.b. A (B C)= (A B) (A C) 6. a. A A= U 6.b. A A = További példa: a valószínűségszámításban Boole algebrát alkotnak az események.

HÁLÓ HÁLÓ: kétműveletes algebrai struktúra, a műveleteket leggyakrabban a (vagy ) és a (vagy ) jelekkel szokás jelölni. Ezen műveletekre a következők teljesülnek: 1.a. A B B A 2.a. (A B) C A (B C) 3.a. A (A B) A 1.b. A B B A 2.b. (A B) C A (B C) 3.b. A (A B) A /*elnyelési tulajdonság Példá: Nulladrendű logika: konjunkció, diszjunkció, halmazok: unió, metszet Halmazoknál szokásos jelöléssel a fenti tulajdonságok: 1.a. A B=B A 1.b. A B=B A 2. a. (A B) C=A (B C) 2.b. (A B) C=A (B C) 3. a. A (A B)=A 3.b. A (A B)=A /*elnyelési tulajdonság

Tétel: x x=x és x x=x Bizonyítás: A:=x, B:= x x az A (A B) A elnyelési tulajdonságba behelyettesítve: x =(x (x (x x)))= A (A B) A-t felhasználva: x =(x (x (x x)))= x x Hasonlóan bizonyítható, hogy x x=x. (Házi feladat!) Tétel: x y=x és x y=y kijelentések ekvivalensek Bizonyítás: Tfh. x y=x, akkor x y= behelyettesítés x-be=(x y) y = kommutatív=y ( x y)=elnyelés=y Tfh. x y=y, akkor x y=behelyettesítés y-ba= x (x y)=elnyelés=x DUALITÁS ELVE: A két műveletet megcserélve adott azonosságból egy másikat kapunk.

(Részben) rendezett halmazok H részben rendezett, ha rendezési reláció van megadva a H elemein: részhalmaza H x H-nak a következő tulajdonságokkal: - reflexív - antiszimmetrikus - tranzitív Elnevezés oka: Nem biztos, hogy mindegyik elem mindegyik elemmel összehasonlítható. Vannak olyan elemei a halmaznak, amelyek összehasonlíthatók e rendezés szerint, vagyis a belőlük képzett rendezett párok elemei a relációnak, de vannak, amelyek nem. Teljes a rendezési reláció, ha reláció adott H-n és x y és y x közül legalább egyik teljesül. (Bármely két elem összehasonlítható). Ekkor H teljesen rendezett halmaz.

Példák: 1. Tetszőleges H halmaz hatványhalmaza a halmaz-tartalmazás szerint részben rendezés: H:={1,2,3} Például: {1} {1,2,3} {1} {1,2} {1} {1,3} DE {1} és {2,3} nem összehasonlítható Hasse-diagram: x y, akkor y-t feljebb rajzolva összekötjük x-szel:

Példák (folyt.): 2. Valós számok és a szokásos teljes rendezés, minden szám öszehasonlítható. 3. Komplex számokra pl. a következő reláció definiálható: z 1 R z 2, ha abszolút értékük egyenlő (ki van messzebb a 0 számtól?). Ez nem részben rendezési reláció, mert nem szimmetrikus, viszont pl. a nem negatív számokra rendezést ad.

Legnagyobb és maximális, legkisebb és minimális elem fogalma Legnagyobb elem LN, ha minden h H-ra h (mindegyik elemmel összehasonlítható!) LN (és LN különbözik h-tól) Maximális elem M, ha nincsen olyan h H, hogy M h teljesülne. (Nem biztos, hogy mindegyik elemmel összehasonlítható) Legkisebb elem lk, ha minden h H-ra lk (mindegyik elemmel összehasonlítható!) h (és lk különbözik h-tól) Minimális elem m, ha nincsen olyan h H, hogy h m teljesülne. (Nem biztos, hogy mindegyik elemmel összehasonlítható) Tétel: Ha van legnagyobb (legkisebb elem), akkor az egyértelmű. Biz.: Tfh., M1 és M2 legnagyobb elemek. Akkor M1 M2 és M2 M1 a def. szerint. A rendezési relácó def. szerint ekkor M1=M2

Legnagyobb és maximális, legkisebb és minimális elem fogalma Példák: 1. H:= {2,3, 4, 5, 6}, és a b, ha a osztója b-nek. Ekkor Minimális elemek: 2,3,5 Maximális elemek: 4, 5, 6 (egyiknek sincsen többszöröse e halmazban) E rendezésben nincsen sem legkisebb, sem legnagyobb elem. 2. Hatványhalmaz és tartalmazás: legnagyobb elem H, legkisebb elem. 3. A természetes számok a szokásos rendezésre: 0 a legkisebb és egyben minimális elem, maximális és legnagyobb nincsen.

Korlátos halmazok A részben rendezett H halmaz valamely H1 részhalmazának a K H felső korlátja (az adott rendezés és H szerint!) ha minden h1 H1-re h1 K A részben rendezett H halmaz valamely H1 részhalmazának a k H alsó korlátja (az adott rendezés és H szerint!) ha minden h1 H1-re k h1. H1 korlátos, ha van alsó és felső korlátja. Ha van a korlátok között legkisebb felső korlát, akkor azt felső határnak (supremum-nak), ha van a korlátok között legnagyobb alsó korlát, akkor azt alsó határnak (infimum-nak), nevezzük.

Definíció 2: Hálónak nevezzük az olyan részben rendezett halmazokat, amelynek bármely véges részhalmazához van alsó és felső határa. (Definíció: Hálónak nevezzük az olyan részben rendezett halmazokat, amelynek bármely két eleméhez van alsó és felső határ.) Definíció 1: a háló olyan kétműveletes algebrai struktúra, amelyben: 1.a. A B=B A 1.b. A B=B A 2. a. (A B) C=A (B C) 2.b. (A B) C=A (B C) 3. a. A (A B)=A 3.b. A (A B)=A /*elnyelési tulajdonság Tétel: Def 1 és Def 2 ekvivalensek Biz.: (konstruktív) Def1 Def2: Megadunk egy relációt, és bizonyítjuk, hogy az rendezési reláció.legyen: x y akkor és csak akkor, ha x=x y (láttuk, hogy ezzel ekvivalens, hogy y=y x, így is lehetne). Reflexív, hiszen x=x x tétel volt (elnyelésből következik) Antiszimmetrikus, hiszen ha x y és y x, akkor x=x y illetve y=y x, tehát x=y Tranzitív: x y és y z, akkor x z, ugyanis: x=x y= x (y z)= (x y) z=x z A def.je miatt bármely két elemhez van alsó és felső határ.

Definíció 2: Hálónak nevezzük az olyan részben rendezett halmazokat, amelynek bármely véges részhalmazához van alsó és felső határa (infimuma, supremuma). (Definíció: Hálónak nevezzük az olyan részben rendezett halmazokat, amelynek bármely két eleméhez van alsó és felső határ.) Definíció 1: a háló olyan kétműveletes algebrai struktúra, amelyben: 1.a. A B=B A 1.b. A B=B A 2. a. (A B) C=A (B C) 2.b. (A B) C=A (B C) 3. a. A (A B)=A 3.b. A (A B)=A /*elnyelési tulajdonság Tétel: Def 1 és Def 2 ekvivalensek Biz.: (konstruktív) Def2 Def1: A műveleteket kell megadni, és bebizonyítani, hogy rendelkeznek az 1, 2, 3, Def1- ben szereplő tulajdonságokkal. Legyen := sup(x,y), és := inf(x,y). A reflexivitás és a kommutativitás az inf és sup def.ből azonnal következik. Az asszociativitás: (x y) z=sup(sup(x,y), z)=sup(x, sup(y,z))= x (y z), A másik műveletre hasonlóan (HF!). Elnyelési tulajdonság: ha x y, akkor sup(x,y)=y és inf(x,y)=x Ezért: x (x y)=x

inf(x,sup(x,y))=inf(x,y)=x. A másik azonosságot hasonlóan láthatjuk be (hf.)

Definíciók: Egységelemes háló: van legnagyobb és legkisebb eleme, ezeket 0-val és 1-gyel jelöljük Ezek a két művelet egységei: 0 x=x, 1 x=x. Komplementer elem, röviden komplementum: az a a a =1, és a a =0. H (áló) komplementer eleme a, ha Disztributív háló: a két művelet között az alábbi azonosságok fennállnak: a (b c) (a b) (a c) a (b c) (a b) (a c) A komplementumos disztributív hálókat BOOLE-HÁLÓknak nevezzük Boole-algebra: a komplementer képzés egyváltozósműveletként van értelmezve, így ebben a struktúrában nem kettő, hanem három művelet van.

Példák: 1. Ítéletváltozók halmaza, konjunkció, diszjunkció műveletekkel Boole-háló. Ue. +negáció, Boole-algebra. Tulajdonságok: 1.a. A B B A 2.a. (A B) C A (B C) 3.a. A (A B) A 4.a. I A I 5.a. A (B C) (A B) (A C) 6.a. A A I 1.b. A B B A 2.b. (A B) C A (B C) 3.b. A (A B) A 4.b. H A H 5.b. A (B C) (A B) (A C) 6.b. A A H 2. Halmazok, unió és metszet műveletekkel Boole-háló. Kivonással (komplementer kijelöléssel) Boole-algebra. Tulajdonságok: 1.a. A B=B A 1.b. A B=B A 2. a. (A B) C=A (B C) 2.b. (A B) C=A (B C) 3. a. A (A B)=A 3.b. A (A B)=A 4. a. U A=U 4.b. A= 5. a. A (B C)= (A B) (A C) 5.b. A (B C)= (A B) (A C) 6. a. A A= U 6.b A A =

Tétel: Boole-háló minden elemének pontosan egy komplementuma van. Biz.: tfh. a és a* az a elem komplementumai. a =a 1=a (a a*)= (a a) (a a*)= (a a*)=a a*, ezt felhasználva: a =a =a (a a*)= (a a) (a a*)=1 (a a*)= a a*= (a a*) a*=a* (3.b tul.) Tétel: Tetszőleges elempárra igazak az ún. De Morgan azonosságok: (a b) =a b, illetve (a b) =a b Biz.: Azt kell bizonyítani, hogy x=a b, akkor x = a b. Ez def. szerint akkor van, ha x x = ÉS x x =1. ((a b) =a b bizonyítása hf.) Behelyettesítve: (a b) (a b )=(a (a b )) (b (a b ))= ((a a ) b ) (a (b b ))=( b) (a )= (a b) (a b )= ((a b) a ) ((a b) b )= ((a a ) b) ((a (b b ))=(1 b) (a 1)=1 Tétel: a =a, 1 =0, 0 =1 Biz.: a a =1= (a a ) = a a = a a, és a a =0= (a a ) = a a =a a. a a =1 ennek komplementere: 1 = (a a ) = a a = a a=0. a a =0 ennek komplementere: 0 =(a a ) = a a = a a=1

Izomorfia: művelettartó egy-egyértelmű megfeleltetés: Azt mondjuk, hogy az S1 és S2 (azonos jellegű) struktúrák (pl. két csoport, két háló) izomorfak, ha létezik f, hogy minden x S1 hez létezik f(x)=y S2, és ha x1 akkor y1 y2, továbbá mindegyik műveletre S1-ben f( (x1, x2))= *(f(x1), f(x2)), ahol * a S2 beli megfelelője Reprezentációs tétel: Minden véges Boole-algebra izomorf egy alkalmas véges A halmaz hatványhalmazának Boole-algebrájával. Tarski fixpont tétele: Teljes hálón értelmezett monoton (rendezéstartó) f függvénynek van legkisebb és legnagyobb fixpontja. Biz.: Legyen G azon elemek halmaza, melyekre f(x) x. Ennek alsó határa, g= inf(g) lesz a legkisebb fixpont (először belátjuk, g G, majd hogy g=f(g) (fixpont), és végül hogy legkisebb fixpont) Teljes háló: BÁRMELY részhalmazának van inf és sup (végtelen elemű részhalmaznak is) Egy alkalmazás: http://ptolemy.eecs.berkeley.edu/presentations/06/discreteeventsystems_wsc.ppt