离散数学
第一章 命题逻辑 { 命题逻辑 } 命题逻辑
1.命题
- 定义:有唯一真值的陈述句
- 常见考法:疑问句、祈使句、感叹句、由真推出假&有假推出真的悖论、含有未知数的数学表达式
- 典例:
- 补充:【悖论】我正在撒谎
2.符号化
-
除非A,才B
度娘解释:除非 即 只有A,才B -
A,否则B
度娘解释: 否则 即 如果不是A这样,就B
答案里第一种是首先把这句话分为两句话了,再去合取,得到最后结果;第二种是直接翻译“否则”,也就是按照度娘解释;第三种没必要理解,遇到多选题就自己推一下就好(因为我理解不了喵。) -
除非…否则…
"否则"后面的内容是一般情况,"除非"后面的内容是唯一特殊情况。简单来说就是这两个情况是对立关系,非A则B。
符号化为: ¬ A → B , ¬ B → A {\neg A \rightarrow B, \neg B \rightarrow A } ¬A→B,¬B→A
3.主范式
——每次都有唯一一个值能让整个式子和这个值一样
具体来说就是:
1
∨
.
.
.
=
1
;
0
∧
.
.
.
=
0
{1 \vee ... = 1;\ 0\ \wedge ... = 0}
1∨...=1; 0 ∧...=0
- 主析取范式:极 小 项(简单合取式,得到 1 很难)析取,表达式值为 1
- 主合取范式:极 大 项(简单析取式,得到 0 很难)合取,表达式值为 0
4.自然推理体系
- 基本定理 / 重言蕴含式
1.1 条件推出结论:化简,附加
1.2 条件推出结论:假言推理、拒取式、析取三段论、合取引入 - 格式:
写清楚前提,写清楚第几个使用什么规则得出该结论
第二章 谓词逻辑 { 谓词逻辑 } 谓词逻辑
1.自由变元和约束变元
∀
x
/
∃
x
+
(
)
{\forall x\ / \ \exists x+ ()}
∀x / ∃x+() 也就意味着x这个变元的作用域在整个括号里。如果括号里的表达式中的函数参数没有x,那么x就是自由变元,反之,是约束变元。
2.符号化
∀
+
→
;
∃
+
∧
{\forall\ + \rightarrow ; \ \exists\ +\ \wedge}
∀ +→; ∃ + ∧
3.推理原则
- 同上章的规则(重言蕴含式)
-
∃
x
A
(
x
)
A
(
c
)
{\exists \ x\ A(x) \over A(c)}
A(c)∃ x A(x) 消去规则(ES),要求
A
(
x
)
{A(x)}
A(x)不可以有其他自由变元
3.量词分配规则
- 等值关系式:
∃
{\exists}
∃ 和
∨
{\vee}
∨ ,
∀
{\forall}
∀ 和
∧
{\wedge}
∧
即 ∃ x ( A ( x ) ∨ B ( x ) ) ⇔ ∃ x A ( x ) ∨ ∃ x B ( x ) {\exists x(A(x)\vee B(x)) \Harr \exists xA(x)\vee \exists xB(x) } ∃x(A(x)∨B(x))⇔∃xA(x)∨∃xB(x), ∀ x ( A ( x ) ∧ B ( x ) ) ⇔ ∀ x A ( x ) ∧ ∀ x B ( x ) {\forall x(A(x)\wedge B(x)) \Harr \forall xA(x)\wedge \forall xB(x) } ∀x(A(x)∧B(x))⇔∀xA(x)∧∀xB(x) - 重言蕴含式:
∧
{\wedge}
∧ 去括号,
∨
{\vee}
∨ 加括号
即 ∃ x ( A ( x ) ∧ B ( x ) ) ⇒ ∃ x A ( x ) ∧ ∃ x B ( x ) {\exists x(A(x)\wedge B(x)) \Rarr \exists xA(x)\wedge \exists xB(x) } ∃x(A(x)∧B(x))⇒∃xA(x)∧∃xB(x), ∀ x A ( x ) ∨ ∀ x B ( x ) ⇒ ∀ x ( A ( x ) ∨ B ( x ) ) {\forall xA(x)\vee \forall xB(x) \Rarr \forall x(A(x)\vee B(x)) } ∀xA(x)∨∀xB(x)⇒∀x(A(x)∨B(x)) - 推导关系:不是等值关系式,看情况自己分辨是不是重言蕴含式
选项 A 反例:
- 设集合
{
x
1
,
x
2
}
{\{x_1, x_2\}}
{x1,x2} ,定义
P
(
x
)
{P(x)}
P(x) 和
Q
(
x
)
{Q(x)}
Q(x) :
- P ( x 1 ) = True , P ( x 2 ) = False {P(x_1) = \text{True}, P(x_2) = \text{False}} P(x1)=True,P(x2)=False
- Q ( x 1 ) = False , Q ( x 2 ) = True {Q(x_1) = \text{False}, Q(x_2) = \text{True}} Q(x1)=False,Q(x2)=True
- 则:
-
∀
x
(
P
(
x
)
∨
Q
(
x
)
)
=
∀
x
(
True
∨
True
)
=
True
{\forall x (P(x) \lor Q(x)) = \forall x (\text{True} \lor \text{True}) = \text{True}}
∀x(P(x)∨Q(x))=∀x(True∨True)=True
(即对所有 (x),(P(x)) 或 (Q(x)) 至少有一个成立) - 但:
- ∀ x P ( x ) = False {\forall x P(x) = \text{False}} ∀xP(x)=False (因为 (x_2) 使 (P(x)) 失败)
- ∀ x Q ( x ) = False {\forall x Q(x) = \text{False}} ∀xQ(x)=False (因为 (x_1) 使 (Q(x)) 失败)
- 所以 ∀ x P ( x ) ∨ ∀ x Q ( x ) = False ∨ False = False {\forall x P(x) \lor \forall x Q(x) = \text{False} \lor \text{False} = \text{False}} ∀xP(x)∨∀xQ(x)=False∨False=False
-
∀
x
(
P
(
x
)
∨
Q
(
x
)
)
=
∀
x
(
True
∨
True
)
=
True
{\forall x (P(x) \lor Q(x)) = \forall x (\text{True} \lor \text{True}) = \text{True}}
∀x(P(x)∨Q(x))=∀x(True∨True)=True
选项 C 反例:
- 逻辑展开:
-
∀
x
(
P
(
x
)
→
Q
)
{\forall x (P(x) \rightarrow Q)}
∀x(P(x)→Q) 展开为:
∀
x
(
¬
P
(
x
)
∨
Q
)
{\forall x (\neg P(x) \lor Q)}
∀x(¬P(x)∨Q)
即:对所有 x {x} x , P ( x ) {P(x)} P(x) 不成立或 Q {Q} Q 为真(只要 Q {Q} Q 为真,整个式子一定成立)。 -
∀
x
P
(
x
)
→
Q
{\forall x P(x) \rightarrow Q}
∀xP(x)→Q 展开为:
¬
∀
x
P
(
x
)
∨
Q
{\neg \forall x P(x) \lor Q}
¬∀xP(x)∨Q
即:如果对所有 x {x} x 都有 P ( x ) {P(x)} P(x) 为真,则 Q {Q} Q 必须为真。
-
∀
x
(
P
(
x
)
→
Q
)
{\forall x (P(x) \rightarrow Q)}
∀x(P(x)→Q) 展开为:
∀
x
(
¬
P
(
x
)
∨
Q
)
{\forall x (\neg P(x) \lor Q)}
∀x(¬P(x)∨Q)
- 反例:
- 设 P ( x ) {P(x)} P(x) 是“ x {x} x 是人”, Q {Q} Q 是“太阳从西边升起”(假命题)。
-
∀
x
(
P
(
x
)
→
Q
)
{\forall x (P(x) \rightarrow Q)}
∀x(P(x)→Q) :
- 因为 P ( x ) → Q {P(x) \rightarrow Q} P(x)→Q 逻辑上等价于 ¬ P ( x ) ∨ Q {\neg P(x) \lor Q} ¬P(x)∨Q ,如果 Q {Q} Q为假,只要 P ( x ) {P(x)} P(x) 也是假,整个命题就为真。
- 但
∀
x
P
(
x
)
→
Q
{\forall x P(x) \rightarrow Q}
∀xP(x)→Q 需要所有
x
{x}
x 满足
P
(
x
)
{P(x)}
P(x) 时
Q
{Q}
Q 为真,显然不成立。
选项 D 反例:
- 逻辑展开:
-
∃
x
(
P
(
x
)
→
Q
)
{\exists x (P(x) \rightarrow Q)}
∃x(P(x)→Q) 展开为:
∃
x
(
¬
P
(
x
)
∨
Q
{\exists x (\neg P(x) \lor Q}
∃x(¬P(x)∨Q
也就是说,存在某个 x {x} x 使得 P ( x ) {P(x)} P(x) 不成立,或者 Q {Q} Q 为真。 -
∃
x
P
(
x
)
→
Q
{\exists x P(x) \rightarrow Q}
∃xP(x)→Q 展开为:
¬
∃
x
P
(
x
)
∨
Q
{\neg \exists x P(x) \lor Q}
¬∃xP(x)∨Q
也就是说,如果存在某个 x {x} x 使 P ( x ) {P(x)} P(x) 成立,那么 Q {Q} Q 必须为真。
-
∃
x
(
P
(
x
)
→
Q
)
{\exists x (P(x) \rightarrow Q)}
∃x(P(x)→Q) 展开为:
∃
x
(
¬
P
(
x
)
∨
Q
{\exists x (\neg P(x) \lor Q}
∃x(¬P(x)∨Q
- 反例:
- 设 P ( x ) {P(x)} P(x) 为“ x {x} x 是一个学生”, Q {Q} Q 为“今天下雨”。
- 如果
Q
{Q}
Q为假:
- ∃ x P ( x ) → Q {\exists x P(x) \rightarrow Q} ∃xP(x)→Q仍可能为真(因为可以找到某个 x {x} x使 P ( x ) {P(x)} P(x) 为假)。
- 但 ∃ x P ( x ) → Q {\exists x P(x) \rightarrow Q} ∃xP(x)→Q 需要只要有一个学生存在,就得保证 Q {Q} Q 为真。
第三个选项,就是自己判断出来不是重言蕴含式的存在
反例:P(x)有为0的情况,所以前件为假,无论Q(x)什么情况,左式恒为真;但是对于右式来说,如果P(x)为真时,Q(x)却为假,则右式为假
4.量词交换规则
✔ 选项 A:存在量词可以互换。
✘ 选项 B:存在量词不能换成全称量词。
✘ 选项 C:∃𝑥∀y 和 ∀y∃x 不等价。
5.对偶
6.例题:
A.自己化简 B.显然错 C.分配律
D.蕴含式真值的快速判断:看蕴含部分是不是恒为真值(是的话就肯定为真,不是的话就不一定为真)
对于D选项,快速判断方法就是:P为1时后项绝对为1,所以不可能出现1->0的情况,也就意味着这个蕴含式为真