T Syksy 2004 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 2 (opetusmoniste, lauselogiikka )

Samankaltaiset tiedostot
T Kevät 2009 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 2 (lauselogiikka )

-Matematiikka on aksiomaattinen järjestelmä. -uusi tieto voidaan perustella edellisten tietojen avulla, tätä kutsutaan todistamiseksi

LOGIIKKA johdantoa

T Logiikka tietotekniikassa: perusteet Kevät 2008 Laskuharjoitus 5 (lauselogiikka ) A ( B C) A B C.

Ratkaisu: Yksi tapa nähdä, että kaavat A (B C) ja (A B) (A C) ovat loogisesti ekvivalentit, on tehdä totuustaulu lauseelle

Ratkaisu: Käytetään induktiota propositiolauseen A rakenteen suhteen. Alkuaskel. A = p i jollain i N. Koska v(p i ) = 1 kaikilla i N, saadaan

Loogiset konnektiivit

T Syksy 2004 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 12 (opetusmoniste, kappaleet )

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Johdatus logiikkaan I, syksy 2018 Harjoitus 4 Ratkaisuehdotukset

Johdatus logiikkaan I Harjoitus 4 Vihjeet

Nimitys Symboli Merkitys Negaatio ei Konjuktio ja Disjunktio tai Implikaatio jos..., niin... Ekvivalenssi... jos ja vain jos...

T Syksy 2004 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 7 (opetusmoniste, kappaleet )

Luonnollisen päättelyn luotettavuus

Tehtävä 1. Päättele resoluutiolla seuraavista klausuulijoukoista. a. 1 {p 3 } oletus. 4 {p 1, p 2, p 3 } oletus. 5 { p 1 } (1, 2) 7 (4, 6)

Lauselogiikka Tautologia

Approbatur 3, demo 1, ratkaisut A sanoo: Vähintään yksi meistä on retku. Tehtävänä on päätellä, mitä tyyppiä A ja B ovat.

Pikapaketti logiikkaan

Insinöörimatematiikka A


1 Logiikkaa. 1.1 Logiikan symbolit

T kevät 2007 Laskennallisen logiikan jatkokurssi Laskuharjoitus 1 Ratkaisut

Kirjoita käyttäen propositiosymboleita, konnektiiveja ja sulkeita propositiologiikan lauseiksi:

Jokaisen parittoman kokonaisluvun toinen potenssi on pariton.

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

Lisää kvanttoreista ja päättelyä sekä predikaattilogiikan totuustaulukot 1. Negaation siirto kvanttorin ohi

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Johdatus logiikkaan I, syksy 2018 Harjoitus 5 Ratkaisuehdotukset

Induktiota käyttäen voidaan todistaa luonnollisia lukuja koskevia väitteitä, jotka ovat muotoa. väite P(n) on totta kaikille n = 0,1,2,...

T Syksy 2005 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 8 (opetusmoniste, kappaleet )

Todistusmenetelmiä Miksi pitää todistaa?

LAUSELOGIIKKA. 1 Lauselogiikan kieli. 1.1 Lauselogiikan aakkosto. atomiset lauseet: A,A 1,A 2,...,B,B 1,...,C, Lauselogiikan kieli

Ekvivalenssirelaatio. Määritelmä 2 Joukon A binäärinen relaatio R on ekvivalenssirelaatio, mikäli. Jos R on ekvivalenssirelaatio ja a A, niin joukkoa

Totuusjakaumat. Totuusjakauma eli valuaatio v on kuvaus v : {p 0, p 1, p 2,...} {0, 1}. Käytämme jatkossa joukolle {0, 1} merkintää B.

Logiikan kertausta. TIE303 Formaalit menetelmät, kevät Antti-Juhani Kaijanaho. Jyväskylän yliopisto Tietotekniikan laitos.

Ensimmäinen induktioperiaate

Kesälukio 2000 PK2 Tauluharjoituksia I Mallivastaukset

T Kevät 2003 Logiikka tietotekniikassa: erityiskysymyksiä I Laskuharjoitus 11 Ratkaisut

Ensimmäinen induktioperiaate

Miten osoitetaan joukot samoiksi?

2. Minkä joukon määrittelee kaava P 0 (x 0 ) P 1 (x 0 ) mallissa M = ({0, 1, 2, 3}, P M 0, P M 1 ), kun P M 0 = {0, 1} ja P M 1 = {1, 2}?

Tehtäväsarja I Seuraavissa tehtävissä harjoitellaan erilaisia todistustekniikoita. Luentokalvoista 11, sekä voi olla apua.

Determinantti 1 / 30

Predikaattilogiikan malli-teoreettinen semantiikka

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 1 / vko 8

Yhtälönratkaisusta. Johanna Rämö, Helsingin yliopisto. 22. syyskuuta 2014

811120P Diskreetit rakenteet

b) Määritä myös seuraavat joukot ja anna kussakin tapauksessa lyhyt sanallinen perustelu.

Insinöörimatematiikka A

Vaihtoehtoinen tapa määritellä funktioita f : N R on

missä on myös käytetty monisteen kaavaa 12. Pistä perustelut kohdilleen!

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä, todistuksia ym., osa I

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä, todistuksia ym., osa I

Ratkaisu: (b) A = x 0 (R(x 0 ) x 1 ( Q(x 1 ) (S(x 0, x 1 ) S(x 1, x 1 )))).

Rekursio. Funktio f : N R määritellään yleensä antamalla lauseke funktion arvolle f (n). Vaihtoehtoinen tapa määritellä funktioita f : N R on

4 Matemaattinen induktio

Johdatus logiikkaan 1

T Kevät 2006 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 8 (opetusmoniste, kappaleet )

1. Logiikan ja joukko-opin alkeet

(1) refleksiivinen, (2) symmetrinen ja (3) transitiivinen.

Propositiot: Propositiot ovat väitelauseita. Totuusfunktiot antavat niille totuusarvon T tai E.

Induktio kaavan pituuden suhteen

7 Vapaus. 7.1 Vapauden määritelmä

Taulun avoimista haaroista saadaan kelvolliset lausejoukot

Matematiikassa ja muuallakin joudutaan usein tekemisiin sellaisten relaatioiden kanssa, joiden lakina on tietyn ominaisuuden samuus.

missä on myös käytetty monisteen kaavaa 12. Pistä perustelut kohdilleen!

Juuri 11 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

TIEA241 Automaatit ja kieliopit, syksy Antti-Juhani Kaijanaho. 8. syyskuuta 2016

Diskreetin matematiikan perusteet Malliratkaisut 2 / vko 38

Konnektiivit. On myös huomattava, että vain joillakin luonnollisen kielen konnektiiveilla on vastineensa lauselogiikassa.

Ratkaisu. Ensimmäinen kuten P Q, toinen kuten P Q. Kolmas kuten P (Q R):

Johdatus logiikkaan (Fte170)

T Kevät 2005 Logiikka tietotekniikassa: erityiskysymyksiä I Kertausta Ratkaisut

Logiikka I. Kaarlo Reipas 17. huhtikuuta 2012 Ψ. Tämä materiaali on vielä keskeneräinen. 1 Johdanto Mitä logiikka on?... 3

1. Osoita, että joukon X osajoukoille A ja B on voimassa toinen ns. de Morganin laki (A B) = A B.

Kannan vektorit siis virittävät aliavaruuden, ja lisäksi kanta on vapaa. Lauseesta 7.6 saadaan seuraava hyvin käyttökelpoinen tulos:

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 2

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa I

Perinnöllinen informaatio ja geneettinen koodi.

Lause 5. (s. 50). Olkoot A ja B joukkoja. Tällöin seuraavat ehdot ovat

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa I

Diskreetit rakenteet. 3. Logiikka. Oulun yliopisto Tietojenkäsittelytieteiden laitos 2015 / 2016 Periodi 1

Vastaoletuksen muodostaminen

Matematiikan perusteista logiikkaa ja joukko-oppia LaMa 1U syksyllä 2010

Taulumenetelmä modaalilogiikalle K

T Kevät 2009 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 8 (Predikaattilogiikka )

ja s S : ϕ Υ : M,s ϕ, mutta M,s Q. Erityisesti M, t P kaikilla t S, joten

Tekijä Pitkä Matematiikka 11 ratkaisut luku 1

5.1 Semanttisten puiden muodostaminen

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 2005, sivu 1 / 13. Tehtäviä

Derivaatat lasketaan komponenteittain, esimerkiksi E 1 E 2

2. M : T kevät 2007 Laskennallisen logiikan jatkokurssi Laskuharjoitus 11 Ratkaisut 1. M :

TIEA241 Automaatit ja kieliopit, kevät 2011 (IV) Antti-Juhani Kaijanaho. 16. maaliskuuta 2011

Salausmenetelmät LUKUTEORIAA JA ALGORITMEJA. Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006) 3. Kongruenssit. à 3.4 Kongruenssien laskusääntöjä

Vapaus. Määritelmä. jos c 1 v 1 + c 2 v c k v k = 0 joillakin c 1,..., c k R, niin c 1 = 0, c 2 = 0,..., c k = 0.

Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 11, ratkaisuista

Aaro rakastaa Inkaa tai Ullaa

Johdatus logiikkaan 1

Johdatus diskreettiin matematiikkaan (syksy 2009) Harjoitus 3, ratkaisuja Janne Korhonen

Diskreetin Matematiikan Paja Ratkaisuhahmotelmia viikko 1. ( ) Jeremias Berg

TAMPEREEN YLIOPISTO Pro gradu -tutkielma. Roosa Niemi. Riippuvuuslogiikkaa

Transkriptio:

T-79.144 Syksy 2004 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 2 opetusmoniste, lauselogiikka 2.1-3.5) 21 24.9.2004 1. Määrittele lauselogiikan konnektiivit a) aina epätoden lauseen ja implikaation avulla. A A A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B B A A B B A b) Shefferin viivan opetusmoniste kappale 2.2) avulla. A A A A B A B A B A B A B A B A B A A B B A B A B A B A B A B B A B A B B A A B B B A A A B B B A A A B B B A A 2. Käy läpi kaikki mahdolliset binäärikonnektiivit yht. 16) ja anna niille määritelmät lauselogiikan peruskonnektiivien avulla. Eri mahdollisuudet koottu allaolevaan taulukkoon. p 0 t t e e p 0 t t e e p 1 t e t e p 1 t e t e p 0 p 0 t t t t p 0 p 1 e t t t p 0 p 1 t t t e p 0 p 1 e t t e p 1 p 0 t t e t p 1 e t e t p 0 t t e e p 0 p 1 e t e e p 0 p 1 t e t t p 0 e e t t p 1 t e t e p 1 p 0 e e t e p 0 p 1 t e e t p 0 p 1 e e e t p 0 p 1 t e e e p 0 p 0 e e e e

3. Olkoon A 1 P ja A 2 P kaksi totuusjakelua ja φ L lause. Osoita, että jos A 1 At φ A 2 At φ, niin A 1 φ A 2 φ. Todistus rakenteellisella induktiolla: Perustapaus: Olkoon φ atominen lause. Tällöin joukko-opillisen leikkauksen määritelmän perusteella joko φ A 1 ja φ A 2 jolloin A 1 φ ja A 2 φ. Toinen vaihtoehto on, että φ A 1 ja φ A 2 jolloin A 1 φ ja A 2 φ. Näin ollen ekvivalenssi pätee. Induktio-oletus: Päteköön väittämä rakenteen kompleksisuuteen n asti. n voi olla esim. konnektiivien lkm.). Induktioaskel: Tapausanalyysi eri konnektiivien suhteen. 1. Olkoon lause muotoa α. Induktio-oletuksen perusteella väittämä pätee lauseelle α. Nyt jos A 1 α ja A 2 α niin A 1 α ja A 2 α. Edelleen, jos A 1 α ja A 2 α niin A 1 α ja A 2 α. Näin alkup. väittämän ekvivalenssi pysyy voimassa. 2. Olkoon lause muotoa α β. Väittämä pätee oletuksen mukaan jälleen sekä α:lle että β:lle. Eri vaihtoehtoja tulee nyt 4. Oletetaan, että molemmat alilauseet ovat tosia molemmissa totuusjakeluissa. Tällöin myös alilauseiden konjunktio on tosi molemmissa ja ekvivalenssi säilyy. Muut tapaukset samaan tapaan konjunktio epätosi molemmissa). 3. Muut konnektiivit niiden määritelmien mukaan. 4. Olkoon A /0 totuusjakelu. Laske lauseen totuusarvo B b) totuusmääritelmän nojalla. A B A B Lause merkitään sitä φ:llä) on muodoltaan implikaatio. Sovelletaan totuusmääritelmää: A φ A B A tai A B A B A B A A B ja A A. A B A B A A A A

Nyt siis annetun totuusjakelun perusteella tiedetään, että A A ja A B. Näinollen viimeinen rivi ei toteudu, toisen rivin ja ei toteudu ja 1. rivin tai :n 1. argumentti on epätosi eli A B A. A B A B A B A tai A B A B A A B ja A A A B A B Tästä nähdään, että viimeinen rivi toteutuu, samoin toisen rivin ja -ehto, jolloin myös ensimmäisen rivin vasen sarake pitää paikkansa, eli A B A B. Seurauksena ensimmäisen taulukon ensimmäisen rivin oikean sarakkeen tai -ehdon jälkimmäinen argumentti pätee, ja siis myös vasen sarake, eli A φ. Tämä esitystapa oli nk. top-down, monimutkaisemmasta yksinkertaiseen. Toinen vaihtoehto on bottom-up eli lähteä liikkeelle atomilauseista ja edetä monimutkaisempia rakenteita kohti. 5. Insinööri Sörsselssön laati seuraavat vaatimukset liikennevaloille kahden yksisuuntaisen kadun risteykseen: i) Kummassakin liikennevalossa on vihreä, keltainen ja punainen lamppu, joista täsmälleen yksi palaa kerrallaan. ii) Liikennevalojen vihreät lamput eivät pala yhtäaikaisesti. iii) Jos toisessa liikennevalossa palaa punainen lamppu, niin toisessa palaa joko keltainen tai vihreä lamppu. a) Esitä annetut vaatimukset lauselogiikan lauseina. b) Laadi syntyneelle lausejoukolle totuustaulukko. c) Hae taulukon avulla lausejoukolle malli / totuusjakelu, jossa se ei toteudu. d) Mieti parannusehdotuksia annetuille vaatimuksille ajatellen todellisia liikennevaloja). Mitä liikennevalojen ominaisuuksia et pysty kuvaamaan lauselogiikan avulla? a) Käytetään atomisia lauseita P1, K1 ja V 1, jotka tarkoittavat että liikennevalon 1 punainen, keltainen ja vihreä lamppu palaa tässä järjestyksessä). Olkoot P2, K2 ja V 2 vastaavat atomiset lauseet liikennevalolle 2. Käydään annetut vaatimukset lävitse:

i) Liikennevalolle 1 saadaan lause P1 K1 V 1 ainakin yksi lampuista palaa) ja lauseet P1 K1 V 1, K1 P1 V 1, V 1 P1 K1 korkeintaan yksi lampuista palaa). Lisäksi tarvitaan vastaavat lauseet liikennevalolle 2. ii) Saadaan lause V1 V 2. iii) Saadaan lauseet P1 K2 V2 ja P2 K1 V1. b) Laaditaan totuustaulu edellisen tehtävän lausejoukolle. Merkitään tau- Ki Vi Ki Pi Vi Vi Pi Ki joka siis merkitsee, että liikennevalossa i palaa täsmälleen yksi lamppu). Tähdellä merkityt rivit vastaavat lausejoukon malleja. lun tiivistämiseksi α i :llä lausetta Pi Ki Vi Pi $ & " ' & " ' P1 K1V1P2 K2V2 α 1 α 2!#" V1 V2% P1 K2 V2% P2 K1 V1% E E E E E E E E T T T E E E E E T E T T T T E E E E T E E T T T T E E E E T T E E T T T E E E T E E E T T T E E E E T E T E E T T E E E E T T E E E T T E E E E T T T E E T T E E E T E E E T E T T T E E T E E T T T E T T E E T E T E T T T T T E E T E T T T E E T T E E T T E E T T T T T E E T T E T T E E T T E E T T T E T E T T T E E T T T T T E E T T E T E E E E T E T T T E T E E E T T T T T T E T E E T E T T T T T E T E E T T T E T T T E T E T E E T T T T T E T E T E T T E T T T E T E T T E T E T T T E T E T T T T E T T T

$ & " ' & " ' P1 K1V1P2 K2V2 α 1 α 2!#" V1 V2% P1 K2 V2% P2 K1 V1% E T T E E E E E T T T E T T E E T E T E T T E T T E T E E T T T T E T T E T T E E E T T E T T T E E E T T T T E T T T E T E E E T T E T T T T E E E T T T E T T T T T E E E T T T E E E E E T E T E T T E E E E T T T T T T T E E E T E T T T T T T E E E T T T E T T T T E E T E E T T T E E T E E T E T T E T T E T E E T T E T E T T E T E E T T T T E T T E T E T E E E E E T E T T E T E E T E T E T T T E T E T E E T T T T T E T E T T E E E T T T E T T E E E T T E T T E T T E T E E E T T T E T T T E E E T T T T E T T T T E E E T T T T E E E E E E T E T T T E E E T E T T T T T T E E T E E T T T T T T E E T T E E T T T T T E T E E E T T E T T T E T E T E E T T T T T E T T E E E T T T T T E T T T E E T T T T T T E E E E E T E T T T T E E T E T E T T T T T E T E E T T T T T T T E T T E E E T T T T T T E E E T T E T T T T T E T E E E T T T T T T T E E E T T T T T T T T T E E E T T

Malleja on siis 7 kappaletta 2 6 64 mahdollisuutta). Tutkimalla malleja voit huomata, että insinööri Sörsselssönin vaatimukset täyttyvät niiden määräämissä tilanteissa. Väittämä liikennevalojen punaiset lamput eivät pala yhtäaikaisesti voidaan esittää lauseena P1 P2. Tämä lause on tosi kaikissa edellisen tehtävän lausejoukon malleissa tarkista), joten P1 P2 on kyseisen lausejoukon looginen seuraus. c) Väittämästä molemmissa liikennevaloissa palaa keltainen lamppu saadaan lause K1 K2. Olkoon A totuusjakelu, joka kuvaa atomiset lauseet K1 ja K2 todeksi T ) ja muut atomiset lauseet epätodeksi E). Nyt A 1 K1 K2, koska A 1 K1 ja A 2 K2. Lisäksi kaikille a)- kohdan lauseille α pätee A α tarkista). Siis A 1 on malli annetuille vaatimuksille, jossa K1 K2 on tosi. Mallin haussa voidaan käyttää esimerkiksi semanttista taulua). Olkoon A 2 valuaatio, joka kuvaa atomiset lauseet V 1 ja V 2 todeksi ja muut atomiset lauseet epätodeksi. Nyt A 2 V1 V 2, joten lausejoukko ei toteudu. d) Yksi mahdollisuus on väljentää ensimmäistä vaatimusta, koska liikkeellelähdettäessä punainen ja keltainen lamppu palavat monissa liikennevaloissa yhtäaikaisesti mieti, kuinka lauseita tulee muuttaa). Lauselogiikan avulla ei voi helposti esittää liikennevalojen toiminnan eri vaiheita esim. vihreän jälkeen syttyy keltainen lamppu). 6. Tutki totuustaulukoilla, pitävätkö seuraavat väitteet paikkansa. a) Lause A B B C A C on pätevä. b) Lause A B A B B on toteutumaton. c) Lauseet A B ja A d) ) A B C A +*, A B B-. A C B. B ovat loogisesti ekvivalentteja. a) Lauseen alilauseet ovat A * B * C * A B * A C * B C, B C / A C sekä lause itse merkitään sitä φ:llä). Lause on pätevä, joss φ

saa taulukossa kaikilla totuusjakeluilla arvon tosi. A B C A & B A & C B & C " B & C%0& " A & C% φ T T T T T T T T T T E T E E T T T E T E T T T T T E E E E T E T E T T T T T T T E T E T T E T T E E T T T T T T E E E T T T T T c) Viimeinen sarake sisältää pelkästään arvoa T, joten lause on pätevä. A B A 1 B! A 1! B T T T T T E E E E T E E E E T T Taulukosta nähdään, että lauseiden A B ja A identtiset, joten ne ovat loogisesti ekvivalentit. B sarakkeet ovat