Logikai függvények osztályai. A függvényosztály a függvények egy halmaza.

Hasonló dokumentumok
17. előadás: Vektorok a térben

Matematikai logika és halmazelmélet

Megoldás Digitális technika I. (vimia102) 2. gyakorlat: Boole algebra, logikai függvények, kombinációs hálózatok alapjai

Digitális technika VIMIAA01

2019/02/11 10:01 1/10 Logika

1. feladatsor: Vektorterek, lineáris kombináció, mátrixok, determináns (megoldás)

Digitális technika VIMIAA02

Digitális technika VIMIAA01

Boole algebra, logikai függvények

Digitális technika VIMIAA02 2. EA Fehér Béla BME MIT

Diszkrét matematika I.

Diszkrét matematika II., 8. előadás. Vektorterek

Matematika alapjai; Feladatok

Kalkulus S af ar Orsolya F uggv enyek S af ar Orsolya Kalkulus

Oktatási Hivatal. 1 pont. A feltételek alapján felírhatók az. összevonás után az. 1 pont

Algoritmuselmélet. Katona Gyula Y. Számítástudományi és Információelméleti Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. 13.

A digitális számítás elmélete

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

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Abszolútértékes és gyökös kifejezések

A matematika nyelvér l bevezetés

Logika és informatikai alkalmazásai

Függvényegyenletek 1. feladat megoldása

3. Lineáris differenciálegyenletek

6. Előadás. Megyesi László: Lineáris algebra, oldal. 6. előadás Bázis, dimenzió

Logika és informatikai alkalmazásai

1. EGY- ÉS KÉTVÁLTOZÓS LOGIKAI ELEMEK KAPCSOLÁSTECHNIKÁJA ÉS JELÖLŐRENDSZERE

A sorozat fogalma. függvényeket sorozatoknak nevezzük. Amennyiben az értékkészlet. az értékkészlet a komplex számok halmaza, akkor komplex

Diszkrét matematika 2.

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

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

Máté: Számítógép architektúrák

Halmazelméleti alapfogalmak

Megoldások 7. gyakorlat Síkgráfok, dualitás, gyenge izomorfia, Whitney-tételei

Példa:

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

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

SHk rövidítéssel fogunk hivatkozni.

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

Logikai hálózatok. Dr. Bede Zsuzsanna St. I. em. 104.

Vektorterek. Több esetben találkozhattunk olyan struktúrával, ahol az. szabadvektorok esetében, vagy a függvények körében, vagy a. vektortér fogalma.

1. Kombinációs hálózatok mérési gyakorlatai

Érdemes egy n*n-es táblázatban (sorok-lányok, oszlopok-fiúk) ábrázolni a két színnel, mely éleket húztuk be (pirossal, kékkel)

1. Generátorrendszer. Házi feladat (fizikából tudjuk) Ha v és w nem párhuzamos síkvektorok, akkor generátorrendszert alkotnak a sík vektorainak

1. előadás: Halmazelmélet, számfogalom, teljes

Logika es sz am ıt aselm elet I. r esz Logika 1/36

6. LOGIKAI ÁRAMKÖRÖK

Diszkrét matematika 2.

7. Előadás. Megyesi László: Lineáris algebra, oldal. 7. előadás Elemi bázistranszformáció

DIGITÁLIS TECHNIKA feladatgyűjtemény

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

Hadamard-mátrixok Előadó: Hajnal Péter február 23.

Programok értelmezése

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

ÍTÉLETKALKULUS (NULLADRENDŰ LOGIKA)

Máté: Számítógép architektúrák

Lineáris egyenletrendszerek

Fuzzy halmazok jellemzői

A matematika nyelvéről bevezetés

A L Hospital-szabály, elaszticitás, monotonitás, konvexitás

Formális nyelvek - 9.

Számításelmélet. Második előadás

1. Homogén lineáris egyenletrendszer megoldástere

DIGITÁLIS TECHNIKA I

Chomsky-féle hierarchia

Robotika. Kinematika. Magyar Attila

Diszkrét matematika I.

VEKTORTEREK I. VEKTORTÉR, ALTÉR, GENERÁTORRENDSZER október 15. Irodalom. További ajánlott feladatok

Diszkrét matematika 2.C szakirány

10. előadás. Konvex halmazok

2012. október 2 és 4. Dr. Vincze Szilvia

Készítette: Ernyei Kitti. Halmazok

Bevezetés. 1. fejezet. Algebrai feladatok. Feladatok

DIGITÁLIS TECHNIKA GYAKORLÓ FELADATOK 2. Megoldások

Matematika. 4. konzultáció: Kétváltozós függvények szélsőértéke. Parciális függvény, parciális derivált

Algoritmusok bonyolultsága

1. A kísérlet naiv fogalma. melyek közül a kísérlet minden végrehajtásakor pontosan egy következik be.

Függvény határérték összefoglalás

Chomsky-féle hierarchia

Logika es sz am ıt aselm elet I. r esz Logika M asodik el oad as 1/26

Alapkapuk és alkalmazásaik

Fourier-sorok. Lengyelné Dr. Szilágyi Szilvia április 7.

SzA II. gyakorlat, szeptember 18.

Digitális technika házi feladat III. Megoldások

Alapvető polinomalgoritmusok

Diszkrét matematika I., 12. előadás Dr. Takách Géza NyME FMK Informatikai Intézet takach november 30.

A szimplex algoritmus

Metrikus terek, többváltozós függvények

Csima Judit október 24.

Logikai áramkörök. Informatika alapjai-5 Logikai áramkörök 1/6

3. el adás: Determinánsok

Állapot minimalizálás

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

Egyváltozós függvények 1.

SZÁMÍTÁSTUDOMÁNY ALAPJAI

Alap fatranszformátorok II

15. LINEÁRIS EGYENLETRENDSZEREK

Hobbi Elektronika. A digitális elektronika alapjai: További logikai műveletek

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

A logikai következmény

Digitális Rendszerek (BSc)

Átírás:

Logikai függvények osztályai A függvényosztály a függvények egy halmaza. A logikai fügvények egy osztálya logikai függvények valamely halmaza. Megadható felsorolással, vagy a tulajdonságainak leírásával. F={f, f2, f3,.. fm} Pl. F={x+x2, xx2} Függvényosztály lezártja [F] Az F függvényosztály lezártja [F], az eredeti F, plusz a belőle tetszőleges véges számú egymásba helyettesítéssel létrehozható függvények halmaza.

Példa egymásba helyettesítésre az előbbi F={x+x2, xx2} esetére: Először x+x2 függvénybe x helyére xx2- őt, x2 helyébe x3x4-et helyettesítve kapjuk: (xx2)+(x3x4) ez az [F] egyik eleme. Ebbe x4 helyébe x2+x5-öt helyettesítve kapjuk: (xx2)+x3(x2+x5) Ez is [F] egy eleme stb. 2

Zárt függvényosztály Egy függvényosztály zárt, ha [F]=F vagyis a lezártja önmaga, tehát tetszőleges egymásba helyettesítéssel nem kapunk az F-ben nem szereplő függvényt, vagyis a lezárás nem vezet ki az eredeti halmazból. Tétel: Zárt függvényosztály lezártja önmaga. [[F]]=[F] Triviálisan belátható. Tétel: Zárt függvényosztályok metszete is zárt. Zárt függvényosztályok F, G, metsztük FG. FG-beli f-be FG-beli g-t helyettesítve FG beli függvényt kapunk. Bázis F bázisa [F]-nek, ha teszőleges f F-re [F-f]!=[F] Vagyis F-ből bármely elemét elhagyva, a maradék lezártja nem [F]. 3

Funkcionálisan teljes függvényrendszer F funkcionálisan teljes függvényrendszere A-nak, ha [F]=A. Ezt úgy is mondják, hogy F kifeszíti A-t. Pl: F={0, /x,} funkcionálisan teljes függvényrendszere G={0,, /x}-nek. Itt F egyben bázisa is G-nek. Pl: Legyen A a Boole függvények (összes logikai függvények) halmaza. F={xx2, x+x2, /x} F funkcionálisan teljes fügvényrendszere A- nak, hiszen ÉS, VAGY és INVERTÁLÁS segítségével minden logikai függvény előállítható. F nem bázisa A-nak, mivel F-ből akár a VAGY, akár az ÉS függvény elhagyható, mégis előállítható az összes logikai függvény. {x+x2, /x} bázisa A-nak és {xx2, /x} is az. 4

Funkcionálisan majdnem teljes függvényrendszer F funkcionálisan majdnem teljes függvényrendszere az A zárt fügvényosztálynak, ha [F]!=A de tetszőleges f! F-re igaz, hogy [F+f]=A. Vagyis F nem feszíti ki A-t, de F+f igen. A Boole függvények osztályára nézve majdnem teljes függvényosztályok (MTFO) A Boole fügvények osztályát tekintve 5 majdnem teljes függvényosztály létezik: 0-át megtartó függvények, -et megtartó függvények, monoton függvények, önduális függvények, lineáris függvények Mind az 5 MTFO zárt. Egy logikai függvény egyszerre több MTFO-ba is tartozhat. 5

0-át megtartó függvények osztálya: T0 A 0-át megtartó függvények azok a függvények, melyekre f(0,0,0..0)=0. Vagyis amelyekbe minden változó helyébe 0-át behelyettesítve 0-át adnak. A T0 zárt. Két 0-t megtartó függvényt egymásba helyettesítve f(0,0,..g(0,0,..0),..0)=0 szintén 0-át megtartó függvényt kapunk, hiszen g(0,0,..0)=0. T0 majdnem teljes. T0 elemei pl. xx2, x EXOR x2. Egy tetszőleges f! T0-ra f(0,0,0 0) =, így az konstans előállítható. EXOR x= /x, így az invertálás is előállítható. Az {xx2, /x} pedig az összes Boole függvény egyik bázisa. Az összes logikai függvények fele a T0-hoz tarozik. (Az igazság táblában egyetlen rubrika kötelezően 0, a többi tetszőleges) T0 elemei pl., xx2, x+x2 6

-et megtartó függvények osztálya: T -et megtartó függvények azok a függvények, melyekre f(,,..)= Zárt és majdnem teljes a Boole függvényekre nézve. Az összes logikai függvények fele a T-hoz tartozik, bizonyítás, mint T0-nál. T elemei pl., xx2, x+x2 7

Monoton függvények osztálya: M A monoton függvények osztályába tartoznak azok a függvények, melyekre igaz, ha a függvény tetszőleges számú változóját 0-ról -re változtatjuk, akkor a függvény értéke nem csökkenhet. Jelöljük α-val és β-val a változók egy kombinációját f(α)<=f(β) ha α<=β vagyis β komponensei nem kisebbek α komponenseinél. Vagyis pl. ha f M, és f(,0,,,0)=, akkor f(,,,0,)=, f(,0,,,)= f(,,,,)= Egymásba helyettesítésnél a behelyettesített függvény értéke is csak nőhet ha α<=β, így az egész monoton marad, vagyis zárt. Monoton függvénnyel nem valósítható meg az invertálás. 8

Ha egy függvény nem monoton, akkor megcsinálható vele az inverter. f(xx2..xi=0..xn)=, és (f(xx2..xi=..xn)=0. Monoton függvény xx2. {xx2, /x} az összes Boole függvényt kifeszíti. Ha egy függvény legegyszerűbb alakja nem tartalmaz negálást, akkor monoton. Önduális függvényekosztálya: S Az önduális függvények önmaguk duálisai. (Egy f függvény duálisa f*, a belőle a változók és az egész függvény negálásával kapott függvény, f*(α)=/f(/α).) Önduális függvényre f(α)=/f(/α). Az S függvényosztály zárt és majdnem teljes (nem bizonyítjuk). 9

Önduális függvény igazságtáblájának egyik fele tetszőlegesen kitölthető, de a másik fele ebből már adódik, mivel ha a változók egy kombinációjához rögzítem a függvény értékét, akkor a változókat negálva kapott kombinációhoz ennek a negáltját kell rendelni. Ebből adódóan az igazságtábla két fele egymás tükörképének negáltja lesz: ABC α F 000 α0 0 00 α 0 00 α2 0 α3 0 00 /α3 0 /α2 0 0 /α /α0 Az n változós önduális függvények száma: 2 n Mivel szabadon. 2 2 n féle kombináció tölthető ki 0

Önduális függvények pl. x, /x, xx2+xx3+x2x3, x x2 x3 Nem önduális x x2! Az önduális függvények igazságtáblájában megegyezik a 0-ák és az -esek száma. (De attól, hogy ez teljesül, még nem biztos, hogy egy függvény önduális. Pl. Nem önduális x x2, pedig a 0-ák és -ek száma egyező.) Lineáris függvények osztálya: L Ergy f függvény lineáris, ha tetszőleges x,x2, xi-,xi+,..xn és valódi (nem kiegyszerűsíthető) xi változó esetén f(x,x2, xi,..xn)=/f(x,x2, /xi,..xn). Vagyis f tetszőleges egyetlen valódi bemeneti változóját megváltoztatva, a függvény kimenete is megváltozik, de a definíció szerint a 0 és konstansok is ide tartoznak.

Lineáris függvények osztálya az F=[, x x2], vagyis az EXOR függvénnyel és az konstanssal generálható zárt függvényosztály. Ez a két függvény egyben bázisa is L-nek. A lineáris függvények tehát az EXOR kapcsolattal és konstanssal generálhatók. Ezek közé tartozik az EKVIVALENCIA függvény is, mely az EXOR negáltja. Lineáris függvények pl. 0,, x, /x, x x2, x EKV x2 Az EXOR függvény akkor ad -et, ha páratlan számú -es van a bemenetén. Az EKV. függvény akkor ad -et, ha páros számú -es van a bemenetén. 2

A lineáris függvényeknek a Karnaugh táblája sakktábla szerű elrendezést mutat: f = x x2 x3 x4 f 2 = xekv x2 EKV x3ekv x4 f 3 = x x3 x4 f 4 = x x3 f f2 X2 X X2 X f3 X4 X3 f4 X4 X3 X2 X X2 X X4 X3 X4 X3 A legegyszerűbb, felesleges változókat nem tartalmazó alak mindig sakktábla jellegű (pl. f, f2). 3

A lineáris függvények igazságtáblájában - a konstans függvényeket kivéve - a 0-ák és - ek száma azonos. Példák: Mely függvényosztályok részei az alábbi függvények? f A C D 0-át megtartó, mert f(0,0,0,0)=0, T0 -et megtartó mert f(,,,)= T f legegyszerűbb alakja: f=ad+abc+bcd nem tartalmaz invertálást, így f monoton:f nem önduális és nem lineáris, mivel az - esek és 0-ák száma különbözik, s ez mindkettőre kizáró ok. B 4

f2 A B (T, L) D C f3 (T0, T, S) A B C f4=c./d + A./D + /B./D + /A./B.C (S) 5