Johdatus logiikkaan I Harjoitus 4 Vihjeet

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

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

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

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

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)

Kirjoita käyttäen propositiosymboleita, konnektiiveja ja sulkeita propositiologiikan lauseiksi:

Johdatus logiikkaan 1

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

Loogiset konnektiivit

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

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

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

T Kevät 2005 Logiikka tietotekniikassa: erityiskysymyksiä I Kertausta Ratkaisut

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

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

SAT-ongelman rajoitetut muodot

Induktio kaavan pituuden suhteen

Luonnollisen päättelyn luotettavuus

Miten osoitetaan joukot samoiksi?

JOHDATUS LUKUTEORIAAN (syksy 2017) HARJOITUS 3, MALLIRATKAISUT

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

T kevät 2007 Laskennallisen logiikan jatkokurssi Laskuharjoitus 1 Ratkaisut


Johdatus logiikkaan (Fte170)

Ensimmäinen induktioperiaate

Derivaatat lasketaan komponenteittain, esimerkiksi E 1 E 2

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

Ensimmäinen induktioperiaate

Johdatus logiikkaan 1

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

Vaihtoehtoinen tapa määritellä funktioita f : N R on

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

Modus Ponens. JosAjaA B ovat tosia, niin välttämättä myösb on tosi 1 / 15. Modus Ponens. Ketjusääntö. Päättelyketju.

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

Pikapaketti logiikkaan

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 )

Johdatus lukuteoriaan Harjoitus 2 syksy 2008 Eemeli Blåsten. Ratkaisuehdotelma

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

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

Johdatus yliopistomatematiikkaan

1 Logiikkaa. 1.1 Logiikan symbolit

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

= k 0 NTIME(n k + k) Siis polynomisessa ajassa epädeterministisellä Turingin koneella tunnistettavien kielten joukko

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

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

X R Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 5, ratkaisuista

Tietojenkäsittelytieteen ja tilastotieteen matematiikkaa 1/137

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}?

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

LOGIIKKA johdantoa

Matematiikan tukikurssi

a ord 13 (a)

Tehtävä 1. Arvioi mitkä seuraavista väitteistä pitävät paikkansa. Vihje: voit aloittaa kokeilemalla sopivia lukuarvoja.

811120P Diskreetit rakenteet

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

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

5.1 Semanttisten puiden muodostaminen

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 2

Matematiikassa väitelauseet ovat usein muotoa: jos P on totta, niin Q on totta.

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

Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 11, ratkaisuista

Lauselogiikka Tautologia

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

3. Kirjoita seuraavat joukot luettelemalla niiden alkiot, jos mahdollista. Onko jokin joukoista tyhjä joukko?

d ) m d (I n ) = 2 d n d. Koska tämä pätee kaikilla

LOGIIKKA, TIETÄMYS JA PÄÄTTELY

1 Johdanto, Tavoitteet 2. 2 Lähteitä 2. 3 Propositiologiikkaa 2. 4 Karnaugh'n kartat Predikaattilogiikkaa Relaatiot 42.

2017 = = = = = = 26 1

Matemaattinen logiikka

Induktiotodistus: Tapaus n = 0 selvä; ol. väite pätee kun n < m.

Johdatus matematiikkaan

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

Yhtäpitävyys. Aikaisemmin osoitettiin, että n on parillinen (oletus) n 2 on parillinen (väite).

Todistusmenetelmiä Miksi pitää todistaa?

TAMPEREEN YLIOPISTO Pro gradu -tutkielma. Roosa Niemi. Riippuvuuslogiikkaa

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

FI3 Tiedon ja todellisuuden filosofia LOGIIKKA. 1.1 Logiikan ymmärtämiseksi on tärkeää osata erottaa muoto ja sisältö toisistaan:

Predikaattilogiikan malli-teoreettinen semantiikka

Esitetään tehtävälle kaksi hieman erilaista ratkaisua. Ratkaisutapa 1. Lähdetään sieventämään epäyhtälön vasenta puolta:

815338A Ohjelmointikielten periaatteet

Kesälukio 2000 PK2 Tauluharjoituksia I Mallivastaukset

Tietojenkäsittelytieteen ja tilastotieteen matematiikkaa 1/144

Salausmenetelmät. Veikko Keränen, Jouko Teeriaho (RAMK, 2006)

Olkoon seuraavaksi G 2 sellainen tasan n solmua sisältävä suunnattu verkko,

1. Esitä rekursiivinen määritelmä lukujonolle

Ongelma 1: Miten luonnollisen kielen ilmaisut muutetaan määrämuotoisiksi eli formalisoidaan?

Johdatus lukuteoriaan Harjoitus 11 syksy 2008 Eemeli Blåsten. Ratkaisuehdotelma

ALGORITMI- MATEMATIIKKA. Keijo Ruohonen

7. Tasaisen rajoituksen periaate

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

Johdatus diskreettiin matematiikkaan Harjoitus 5, Ratkaise rekursioyhtälö

s = 11 7 t = = 2 7 Sijoittamalla keskimmäiseen yhtälöön saadaan: k ( 2) = 0 2k = 8 k = 4

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

Logiikka. Kurt Gödel ( )

RAKKAUS MATEMAATTISENA RELAATIONA

Äärellisen mallin ominaisuus filtraation kautta

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

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

Transkriptio:

Johdatus logiikkaan I Harjoitus 4 Vihjeet 1. Etsi lauseen ((p 0 p 1 ) (p 0 p 1 )) kanssa loogisesti ekvivalentti lause joka on (a) disjunktiivisessa normaalimuodossa, (b) konjunktiivisessa normaalimuodossa. Ratkaisu. Laaditaan lauseelle totuustaulu: p 0 p 1 ((p 0 p 1 ) (p 0 p 1 )) 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 Disjunktiivinen normaalimuoto voidaan nyt lukea niiltä riveiltä, joilla lause saa arvon 1, eli toiselta ja neljänneltä riviltä. Toista riviä vastaa konjunktio p 0 p 1 ja neljättä konjunktio p 0 p 1. Lauseen disjunktiivinen normaalimuoto on näiden konjunktioiden disjunktio: (p 0 p 1 ) ( p 0 p 1 ) Vastaavasti konjunktiivinen normaalimuoto voidaan lukea niiltä riveiltä, joilla lause saa arvon 0, eli ensimmäiseltä ja kolmannelta riviltä. Ensimmäistä riviä vastaa disjunktio p 0 p 1 ja kolmatta disjunktio p 0 p 1. Lauseen konjunktiivinen normaalimuoto on näiden disjunktioiden konjunktio: ( p 0 p 1 ) (p 0 p 1 ) (Lauseet voi muuttaa normaalimuotoon myös päättelemällä tunnettujen ekvivalenssien avulla. Tätä tapaa on käytetty tehtävässä 5.) 2. Etsi lauseen (p 0 p 1 ) (p 2 p 1 ) kanssa loogisesti ekvivalentti lause joka on (a) disjunktiivisessa normaalimuodossa, (b) konjunktiivisessa normaalimuodossa. Ratkaisu. Samoin kuin edellisessä tehtävässä. p 0 p 1 p 2 (p 0 p 1 ) (p 2 p 1 ) 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1

Disjunktiivinen normaalimuoto: (p 0 p 1 p 2 ) (p 0 p 1 p 2 ) ( p 0 p 1 p 2 ) ( p 0 p 1 p 2 ) Konjunktiivinen normaalimuoto: ( p 0 p 1 p 2 ) ( p 0 p 1 p 2 ) (p 0 p 1 p 2 ) (p 0 p 1 p 2 ) 3. Peircen nuoli on konnektiivi jolle pätee v(a B) = 1 jos ja vain jos v(a) = v(b) = 0. Näytä, että { } on täydellinen konnektiivijoukko. Todistus. Olkoon f mielivaltainen totuusfunktio. Lemman 4.4 nojalla on olemassa disjunktiivisessa normaalimuodossa oleva propositiolause A, jolla f A = f. Osoitetaan induktiolla A:n rakenteen suhteen, että on olemassa A:n kanssa loogisesti ekvivalentti propositiolause A, jossa on käytetty vain Peircen nuolta. 1. A = p i : Voidaan valita A = A. 2. Koska A on disjunktiivisessa normaalimuodossa, riittää käsitellä tapaukset, ja. (a) A = B: Oletetaan, että on olemassa B:n kanssa loogisesti ekvivalentti propositiolause B, jossa on käytetty vain Peircen nuolta. Tällöin A = B B Toisaalta negaation ja Peircen nuolen totuustauluja vertaamalla nähdään, että B (B B ) Voidaan siis valita A = (B B ). (b) A = (B C): Oletetaan, että B:lle ja C:lle on olemassa loogisesti ekvivalentit propositiolauseet B ja C, joissa on käytetty vain Peircen nuolta. Tällöin A = (B C) (B C ) Toisaalta konjunktion ja Peircen nuolen totuustauluja vertaamalla nähdään, että (B C ) ((B B ) (C C )) Voidaan siis valita A = ((B B ) (C C )). (c) A = (B C): Oletetaan, että B:lle ja C:lle on olemassa loogisesti ekvivalentit propositiolauseet B ja C, joissa on käytetty vain Peircen nuolta. Tällöin A = (B C) (B C ) Toisaalta disjunktion ja Peircen nuolen totuustauluja vertaamalla nähdään, että Voidaan siis valita A = ((B C ) (B C )). (B C ) ((B C ) (B C )) 2

Koska f A = f A = f, niin A määrittelee funktion f. 4. Olkoon konnektiivi jolle v(a B) = 1 jos ja vain jos v(a) v(b). Näytä, että {, } ei ole täydellinen konnektiivijoukko. Todistus. Osoitetaan, että konnektiiveilla ja ei ole mahdollista esittää negaation totuusfunktiota f : {0, 1} {0, 1}, jolla f(1) = 0 ja f(0) = 1. Olkoon A propositiolause, joka sisältää vain propositiosymbolia p 0 ja konnektiiveja ja. Olkoon v sellainen totuusjakauma, että v(p 0 ) = 0. Osoitetaan induktiolla A:n rakenteen suhteen, että v(a) = 0. 1. Jos A = p 0, niin v(a) = 0. 2. (a) Jos A = (B C) ja v(b) = v(c) = 0, niin v(a) = v(b C) = 0. (b) Jos A = (B C) ja v(b) = v(c) = 0, niin v(a) = v(b C) = 0. Näin on osoitettu, että f A (0) = 0. Toisaalta tiedetään, että f(0) = 1. Siispä f A f. Negaatiota ei siis ole mahdollista esittää konnektiiveilla ja, joten {, } ei ole täydellinen. 5. Muunna seuraavat lauseet klausuulimuotoon: (a) (p 0 p 1 ) (p 2 p 3 ) (b) (p 0 p 1 ) (p 2 p 3 ) (c) (p 0 p 1 p 2 ) (d) (p 0 p 1 p 2 ) (e) (p 0 p 1 ) (p 1 p 2 ). Ratkaisu. Muutetaan lauseet tunnettujen ekvivalenssien avulla konjunktiiviseen normaalimuotoon, josta klausuulimuoto voidaan lukea suoraan. (a) (p 0 p 1 ) (p 2 p 3 ) (p 0 p 1 ) (p 2 p 3 ) Lause saa muodon {{ p 0, p 1, p 2, p 3 }}. p 0 p 1 p 2 p 3 (A B) A B (b) (p 0 p 1 ) (p 2 p 3 ) (p 0 p 1 ) (p 2 p 3 ) ( p 0 p 1 ) (p 2 p 3 ) (A B) A B (( p 0 p 1 ) p 2 ) (( p 0 p 1 ) p 3 ) A (B C) (A B) (A C) ( p 0 p 2 ) ( p 1 p 2 ) ( p 0 p 3 ) ( p 1 p 3 ) (A B) C (A C) (B C) 3

Lause saa muodon {{ p 0, p 2 }, { p 1, p 2 }, { p 0, p 3 }, { p 1, p 3 }}. (c) (p 0 (p 1 p 2 )) p 0 (p 1 p 2 ) (A B) A B p 0 p 1 p 2 (A B) A B Lause saa muodon {{ p 0 }, { p 1 }, { p 2 }}. (d) (p 0 (p 1 p 2 )) p 0 (p 1 p 2 ) (A B) A B p 0 p 1 p 2 (A B) A B Lause saa muodon {{ p 0, p 1, p 2 }}. (e) (p 0 p 1 ) (p 1 p 2 ) (p 0 p 1 ) (p 1 p 2 ) (p 0 p 1 ) (p 1 p 2 ) (A B) A B (p 0 p 1 ) ( p 1 p 2 ) (p 0 p 1 p 2 ) ( p 1 p 1 p 2 ) (A B) C (A C) (B C) Lause saa muodon {{p 0, p 1, p 2 }, { p 1, p 2 }}. (Tehtävän voi ratkaista myös laatimalla lauseille totuustaulut ja lukemalla konjunktiiviset normaalimuodot niistä. Tätä tapaa on käytetty tehtävissä 1 ja 2.) 6. Minkä klausuulin resoluutiosääntö tuottaa seuraavista klausuuleista? (a) { p 0, p 1, p 2 } ja { p 2, p 3 }, (b) {p 0, p 0 } ja {p 0, p 0 }, (c) { p 0, p 1, p 2 } ja {p 0, p 1 }, (d) { p 0, p 1, p 2 } ja { p 2, p 3, p 4 }. Ratkaisu. (a) { p 0, p 1, p 3 } (b) {p 0, p 0 } (c) {p 1, p 2, p 1 } tai { p 0, p 2, p 0 } (d) Ei mitään. 7. Osoita resoluutiolla, että klausuulijoukko {{ p 0, p 1, p 2 }, { p 2 }, { p 0, p 1 }, {p 0, p 1 }, {p 0, p 1 }} 4

ei ole toteutuva. Ratkaisu. Todistetaan annetuista klausuuleista resoluutiolla tyhjä klausuuli. 1. { p 0, p 1, p 2 } (oletus) 2. { p 2 } (oletus) 3. { p 0, p 1 } (oletus) 4. {p 0, p 1 } (oletus) 5. {p 0, p 1 } (oletus) 6. { p 0, p 1 } (1, 2) 7. { p 0 } (3, 6) 8. {p 0 } (4, 5) 9. {} (7, 8) 5