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命題邏輯那些事 | 2. 主析(合)取范式

2023-05-29 08:05:58 其他

一、必要概念

簡單X取式

簡單析取式、簡單合取式,說白了就是不知道這個簡單是個啥?

簡單就是有限

你可以說是公式的長度有限,或者公式包含的命題變項有限,反正就是有限

當然,還得是析(合)取聯結詞

這個概念有啥用嗎?大抵是沒啥用罷,

X取范式

析取范式、合取范式,這個,又從何說起?

打個比方:

\[(\ \ \land \ \land \ \ )\ \lor \ (\ \ \land \ \ ) \]

這就是個析取范式,( )里都是簡單合取式,再通過析取符號連接起來

有限個 簡單合取式 組成的析取式,就是析取范式 (沒錯,又是有限)

合取范式同理

主X取范式、極小(大)項

這是激動人心的一步!步入正題了!

首先,主析取范式 比 析取范式 多了個,它不同在哪呢?

主析取范式的每個簡單合取式中,每個變元都出現了一次,

我們舉個例子:

\[(\ A\land B\land C\ )\ \lor \ (\ \lnot A\land \lnot B\land C\ )\ \lor \ (\ A\land \lnot B\land \lnot C\ ) \]

不難看出,在同一個( )內,每個變元都出現了一次

其中

  1. ( ∧ ∧ )極小項
  2. ( ∨ ∨ ) 是極大項

記憶法:∧ 是一個不包容的符號,喜歡排斥他人的符號(必須兩邊都為1才為1,要求很苛刻),因此這個符號越多,包容的越少,故稱極小項,


二、主X取范式的性質

1、每個命題公式都有唯一主析取范式和主合取范式

2、每個命題公式的主析取范式和主合取范式互補

互補是什么?這會引出個很重要的概念

還記得上一篇文章講到的成真賦值可以用來干嘛嗎?

是的,這和角碼有關!但角碼又是什么?


讓我們先從角碼開始:

\[注意!!! \]

\[從接下來開始, \]

\[一切一切的大前提是, \]

\[極小項中的變項必須按照字母表順序排列! \]

\[極小項中的變項必須按照字母表順序排列! \]

\[極小項中的變項必須按照字母表順序排列! \]

極小項可以用一種方法來表示,那就是小寫字母m + 角碼

而極小項本身可以轉化為一個二進制數,例如:

\[\lnot P \land \lnot Q \land \lnot R \Longrightarrow 000 \]

\[\lnot P \land \lnot Q \land \ \ \ R \Longrightarrow 001 \]

再將二進制轉為十進制數,這個數值即為角碼

因此上面的兩個極小項就可以表示為

\[m_0 \]

\[m_1 \]

那這和成真賦值又有啥關聯呢?讓我們順便插入下一條性質——

3、極小項角碼 = 其公式的成真賦值(插入在第2條性質中講解)

還記得我們說成真賦值是一組數,能讓公式最終成真的一組數

這組數自然也是用二進制來表示每個變項的真與假

當然成真賦值可能有很多,那主析取范式也是由多個極小項析取而來的嘛

在書上說,通過成真賦值求主析取范式的方法,是求主析取范式的方法之一,

而我之所以把它搬到性質這里來,是因為我暫時沒見到什么例題用過這種方法,


我們講回第2條性質本身,既然極小項可以表示為小寫字母m + 角碼

那么極大項自然也可以,極大項可表示為 大寫字母M+角碼

假設一個公式包含n個變項,那么則有2?種賦值,即2?個角碼

其中一部分屬于極小項,另一部分用于極大項

因此我們說主析取范式和主合取范式互補的意思就是說:

額……舉個栗子吧,

對于一個有3個變項的公式來說,假如主析取范式為

\[m_0 \ \lor \ m_1\ \lor \ m_2\ \lor \ m_7 \]

則此公式的主合取范式即為

\[M_3\ \land \ M_4 \ \land \ M_5\ \land \ M_6 \]

根據以上,我們也不難得出極大項角碼 = 其公式的成真賦值的反碼

三、求主析取范式

我們既然知道了主析取范式和主合取范式是互補的,那么我們還需要求出其中之一即可

我們可以先大致根據原式的"形狀"選擇出 求哪個更方便一些

不如直接來道例題吧!

我們能看出前面都是一些正常的演算,

其實第一步已經展示出了一些主析取范式的雛形,即從這里開始我決定先求主析取范式

演算到分配律那一行時是一個重要的轉折點

從這里開始主析取范式的框架已經完成,接下來要做的就是硬往里填充,讓簡單合取式被喂養成極小項,也就是讓每一個( )里都包括所有變項

這里有一個很重要的東西 ——怎么塞?

要主析,括號里的就是析取;要主合,括號里的就是合取

話不多說,看圖!

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