离散数学易错总结

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:
    在这里插入图片描述
  • 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
    在这里插入图片描述
    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 } ¬AB,¬BA
    在这里插入图片描述

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 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 项(简单析取式,得到 0 很难)合取,表达式值为 0

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4.自然推理体系

  1. 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
  2. 格式:
    在这里插入图片描述
    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。
在这里插入图片描述
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2.符号化

∀   + → ;   ∃   +   ∧ {\forall\ + \rightarrow ; \ \exists\ +\ \wedge}  +;  + 
在这里插入图片描述

3.推理原则

  1. 同上章的规则(重言蕴含式)
    在这里插入图片描述
  2. ∃   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
    在这里插入图片描述

3.量词分配规则

  • 等值关系式: ∃ {\exists} ∨ {\vee} ∀ {\forall} ∧ {\wedge}
    ∃ 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
    ∃ 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

在这里插入图片描述

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) 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(TrueTrue)=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)=FalseFalse=False

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。
  • 反例:
    • 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。
      • ∀ 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) 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。
  • 反例:
    • 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)。
      • ∃ 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。

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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

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✔ 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

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6.例题:

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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)
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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

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