离散数学答案 第十章 格和布尔代数
离散数学答案 第十章 格和布尔代数
第十章格和布尔代数习题10.1 1．解 ⑴不是，因为L 中的元素对{2,3}没有最小上界；⑵是，因为L=｛1,2,3,4,6,9,12,18,36｝任何一对元素a ,b ，都有最小上界和最大下界；⑶是，与⑵同理；⑷不是，因为L 中的元素对{6,7}没有最小上界不存在最小上界。
2．证明 ⑴因为，a ≤b,所以，a ∨b=b ；又因为，b ≤c,所以，b ∧c=b 。
故a ∨b=b ∧c ；⑵因为，a ≤b ≤c,所以，a ∧b=a,b ∧c=b,而a ∨b=b ，因此，(a ∧b )∨(b ∧c )=b ；又a ∨b=b,b ∨c=c,而b ∧c=b, 因此，(a ∨b )∧(b ∨c )=b 。
即(a ∧b)∨(b ∧c)=(a ∨b)∧(b ∨c)。
习题10.21．解 由图1知：＜S 1,≤＞不是＜L,≤＞的子格，这是因为，e ∨f=g ∉S 1;＜S 2,≤＞不是＜L,≤＞的子格， ∵e ∧f=c ∉S 2;＜S 3,≤＞是＜L,≤＞的子格.2．解 S 24的包含5个元素的子格有如下的8个：S 1={1,3,6,12,24}, S 2={1,2,6,12,24}, S 3={1,2,4,12,24}, S 4={1,2,4,8,24},S 5={1,2,3,6,12}, S 6={1,2,4,6,12}, S 7={2,4,6,12,24}, S 7={2,4,8,12,24}.3．证明 因为，一条线上的任何两个元素都有（偏序）关系，所以，都有最大下界和最小上界，故它是格，又因为它是<L ，∨,∧>的子集，即是<L ，∨,∧>的子代数，故是子格。
4．证明 由(10-4)有，a ∧b ≤a ,由已知a ≤c ,由偏序关系的传递性有，a ∧b ≤c ；同理 a ∧b ≤d 。
由(10-5)和以上两式有，a ∧b ≤c ∧d .5．证明 因为由(10-4)有，a ∧b ≤a ，因此，(a ∧b )∨(c ∧d )≤a ∨(c ∧d ) ①由分配不等式有，a ∨(c ∧d )≤(a ∨c )∧(a ∨d ) ②再由由(10-4)有，(a ∨c )∧(a ∨d ) ≤a ∨c ③由偏序关系的传递性和①②③则有，(a ∧b )∨(c ∧d )≤a ∨c同理 (a ∧b )∨(c ∧d )≤b ∨d因此有， (a ∧b )∨(c ∧d )≤(a ∨c ) ∧(b ∨d )。
离散数学 第10讲 分配格、有界格与有补格
二、有界格和有补格
有补格定义: 如果在一个有界格中，每个元素都至少有一个补元,则称这个格为有补格. 上图中(2)和(3)是有补格,而(1)不是有补格.
定理7 在有界格<L,∧,∨,0,1>中, 0 和 1互为补元, 且是唯一的.
证明: ∵0∧1=0，0∨1=1，∴0、1互为补元。设c也是0的补元， ∵0∨c =1， ∴必有c=1，故0的补元唯一。 同理可证1的补元也唯一。 定理8 在分配格中，如果元素a∈L有一个补元a' ，则此补元a'是唯一的. 证明: 设 b,c都是a的补元, 则a∧b=0=a∧c, a∨b=1=a∨c,分配格 满足消去律,可知b=c. 消去律: (即对于任意a,b,c∈L有(a∧b=a∧c)∧ (a∨b=a∨c)⇒b=c)
一、分配格
定理4 设<L,*,⊕>是一个分配格，那么对于任意a,b,c∈L,若有a*b= a*c和a⊕b=a⊕c，则必有b=c。 证明: c = (a*c)⊕c = (a*b)⊕c = (a⊕c) *(b⊕c) = (a⊕b)*(b⊕c) = ((a⊕b)*b)⊕((a⊕b) * c) = b⊕((a*c) ⊕(b*c))
二、有界格和有补格
例2 (1) S={a,b,c}, 偏序格是 <ρ(S), ⊆>， 全上界 S ∀A∈ρ(S),有A⊆S 全下界 Ø ∀A∈ρ(S), 有Ø⊆A (2) X={A|A是由变元p1,p2,…,pn, ﹁,∧,∨,→, 构成的合式公 式集}。< X, ∧,∨ >诱导的偏序格是 <X, >. 全上界 T ∀P∈X,有PT 全下界 F ∀P∈X, 有FP.
三、布尔格(布尔代数)
布尔格的定义 如果格<L,∧,∨,0,1>,既是有补格,又是分配格,则称此格为布尔格(或有 补分配格),也叫做布尔代数. 例3 设S是非空有限集合, <ρ(S),∩,∪>为代数格 ∀A,B∈ρ(S)，A≤BA∩B=AA⊆B 由<ρ(S),∩,∪>诱导的偏序格是<ρ(S),⊆>. 说明<ρ(S),⊆>是布尔格. 证明 (1)<ρ(S),⊆>是格; (2)<ρ(S),⊆>是有界格, 因为
离散数学知识点总结
离散数学知识点总结总结离散数学知识点第二章命题逻辑1.→，前键为真，后键为假才为假；，相同为真，别同为假；2.主析取范式：极小项(m)之和；主合取范式：极大项(M)之积；3.求极小项时，命题变元的确信为1，否定为0，求极大项时相反；4.求极大极小项时，每个变元或变元的否定只能浮现一次，求极小项时变元别够合取真，求极大项时变元别够析取假；5.求范式时，为保证编码别错，命题变元最好按P,Q,R的顺序依次写；6.真值表中值为1的项为极小项，值为0的项为极大项；7.n个变元共有n2个极小项或极大项，这n2为(0~n2-1)刚好为化简完后的主析取加主合取；8.永真式没有主合取范式，永假式没有主析取范式；9.推证蕴含式的办法(=>)：真值表法；分析法(假定前键为真推出后键为真，假定前键为假推出后键也为假)10.命题逻辑的推理演算办法：P规则，T规则①真值表法；②直截了当证法；③归谬法；④附加前提法；第三章谓词逻辑1.一元谓词：谓词惟独一具个体，一元谓词描述命题的性质；多元谓词：谓词有n个个体，多元谓词描述个体之间的关系；2.全称量词用蕴含→，存在量词用合取^;3.既有存在又有全称量词时，先消存在量词，再消全称量词；第四章集合1.N，表示自然数集，1,2,3……，别包括0；2.基：集合A中别同元素的个数，|A|；3.幂集：给定集合A，以集合A的所有子集为元素组成的集合，P(A)；4.若集合A有n个元素，幂集P(A)有n2个元素，|P(A)|=||2A=n2；5.集合的分划：(等价关系)①每一具分划基本上由集合A的几个子集构成的集合；②这几个子集相交为空，相并为全(A)；6.集合的分划与覆盖的比较：分划：每个元素均应浮现且仅浮现一次在子集中；覆盖：只要求每个元素都浮现，没有要求只浮现一次；第五章关系1.若集合A有m个元素，集合B有n个元素，则笛卡尔A×B的基2种别同的关系；数为mn，A到B上能够定义mn2.若集合A有n个元素，则|A×A|=2n，A上有22n个别同的关系；3.全关系的性质：自反性，对称性，传递性；空关系的性质：反自反性，反对称性，传递性；全封闭环的性质：自反性，对称性，反对称性，传递性；4.前域(domR)：所有元素x组成的集合；后域(ranR)：所有元素y组成的集合；5.自反闭包：r(R)=RUI;x对称闭包：s(R)=RU1-R;传递闭包：t(R)=RU2R U3R U……6.等价关系：集合A上的二元关系R满脚自反性，对称性和传递性，则R 称为等价关系；7.偏序关系：集合A上的关系R满脚自反性，反对称性和传递性，则称R 是A上的一具偏序关系；8.covA={|x,y属于A，y盖住x}；9.极小元：集合A中没有比它更小的元素(若存在也许别唯一)；极大元：集合A中没有比它更大的元素(若存在也许别唯一)；最小元：比集合A中任何其他元素都小(若存在就一定唯一)；最大元：比集合A中任何其他元素都大(若存在就一定唯一)；10.前提：B是A的子集上界：A中的某个元素比B中任意元素都大，称那个元素是B的上界(若存在，也许别唯一)；下界：A中的某个元素比B中任意元素都小，称那个元素是B的下界(若存在，也许别唯一)；上确界：最小的上界(若存在就一定唯一)；下确界：最大的下界(若存在就一定唯一)；第六章函数2种别同的关系，有m n种别同的函1.若|X|=m,|Y|=n,则从X到Y有mn 数；2.在一具有n个元素的集合上，能够有22n种别同的关系，有n n种别同的函数，有n!种别同的双射；3.若|X|=m,|Y|=n，且m,满脚f(a*b)=f(a)^f(b),则f为由到的同态映射；若f是双射，则称为同构；第八章群1.广群的性质：封闭性；半群的性质：封闭性，结合律；含幺半群(独异点)：封闭性，结合律，有幺元；群的性质：封闭性，结合律，有幺元，有逆元；2.群没有零元；3.阿贝尔群(交换群)：封闭性，结合律，有幺元，有逆元，交换律；4.循环群中幺元别能是生成元；5.任何一具循环群必然是阿贝尔群；第十章格与布尔代数1.格：偏序集合A中任意两个元素都有上、下确界；2.格的基本性质：1) 自反性a≤a 对偶: a≥a2) 反对称性a≤b ^ b≥a => a=b对偶:a≥b ^ b≤a => a=b3) 传递性a≤b ^ b≤c => a≤c对偶:a≥b ^ b≥c => a≥c4) 最大下界描述之一a^b≤a 对偶avb≥aA^b≤b 对偶avb≥b5）最大下界描述之二c≤a,c≤b => c≤a^b对偶c≥a,c≥b =>c≥avb6) 结合律a^(b^c)=(a^b)^c对偶 av(bvc)=(avb)vc7) 等幂律a^a=a 对偶 ava=a8) 汲取律a^(avb)=a 对偶 av(a^b)=a9) a≤b a^b=a avb=b10) a≤c,b≤d => a^b≤c^d avb≤cvd11) 保序性b≤c => a^b≤a^c avb≤avc12）分配别等式av(b^c)≤(avb)^(avc) 对偶a^(bvc)≥(a^b)v(a^c)13）模别等式a≤c av(b^c)≤(avb)^c3.分配格：满脚a^(bvc)=(a^b)v(a^c)和av(b^c)=(avb)^(avc)；4.分配格的充要条件：该格没有任何子格与钻石格或五环格同构；5.链格一定是分配格，分配格必然是模格；6.全上界：集合A中的某个元素a大于等于该集合中的任何元素，则称a为格的全上界，记为1；(若存在则唯一)全下界：集合A中的某个元素b小于等于该集合中的任何元素，则称b为格的全下界，记为0；(若存在则唯一)7.有界格：有全上界和全下界的格称为有界格，即有0和1的格；8.补元：在有界格内，假如a^b=0,avb=1，则a和b互为补元；9.有补格：在有界格内，每个元素都至少有一具补元；10.有补分配格(布尔格)：既是有补格，又是分配格；11.布尔代数：一具有补分配格称为布尔代数；第十一章图论1.邻接：两点之间有边连接，则点与点邻接；2.关联：两点之间有边连接，则这两点与边关联；3.平庸图：惟独一具孤立点构成的图；4.简单图：别含平行边和环的图；5.无向彻底图：n个节点任意两个节点之间都有边相连的简单无向图；有向彻底图:n个节点任意两个节点之间都有边相连的简单有向图；6.无向彻底图有n(n-1)/2条边，有向彻底图有n(n-1)条边；7.r-正则图：每个节点度数均为r的图；8.握手定理：节点度数的总和等于边的两倍；9.任何图中，度数为奇数的节点个数必然是偶数个；10.任何有向图中，所有节点入度之和等于所有节点的出度之和；11.每个节点的度数至少为2的图必然包含一条回路；12.可达：关于图中的两个节点v,j v，若存在连接i v到j v的路，则称iv与j v相互可达，也称i v与j v是连通的；在有向图中，若存在i v到j v i的路，则称v到j v可达；i13.强连通：有向图章任意两节点相互可达；单向连通：图中两节点至少有一具方向可达；弱连通：无向图的连通；(弱连通必然是单向连通)14.点割集：删去图中的某些点后所得的子图别连通了，假如删去其他几个点后子图之间仍是连通的，则这些点组成的集合称为点割集；割点：假如一具点构成点割集，即删去图中的一具点后所得子图是别连通的，则该点称为割点；15.关联矩阵：M(G)，m是i v与j e关联的次数，节点为行，边为列；ij无向图：点与边无关系关联数为0，有关系为1，有环为2；有向图：点与边无关系关联数为0，有关系起点为1终点为-1，关联矩阵的特点：无向图：①行：每个节点关联的边，即节点的度；②列：每条边关联的节点；有向图：③所有的入度(1)=所有的出度(0);16.邻接矩阵：A(G)，a是i v邻接到j v的边的数目，点为行，点为ij列；17.可达矩阵：P(G)，至少存在一条回路的矩阵，点为行，点为列；P(G)=A(G)+2A(G)+3A(G)+4A(G)可达矩阵的特点：表明图中任意两节点之间是否至少存在一条路，以及在任何节点上是否存在回路；A(G)中所有数的和：表示图中路径长度为1的通路条数；2A(G)中所有数的和：表示图中路径长度为2的通路条数；3A(G)中所有数的和：表示图中路径长度为3的通路条数；4A(G)中所有数的和：表示图中路径长度为4的通路条数；P(G)中主对角线所有数的和：表示图中的回路条数；18.布尔矩阵：B(G)，v到j v有路为1，无路则为0，点为行，点为i列；19.代价矩阵：邻接矩阵元素为1的用权值表示，为0的用无穷大表示，节点自身到自身的权值为0；20.生成树：只拜访每个节点一次，通过的节点和边构成的子图；21.构造生成树的两种办法：深度优先；广度优先；深度优先：①选定起始点v；②挑选一具与v邻接且未被拜访过的节点1v；③从v动身按邻接方向接着拜访，当遇到一具节点所有邻接1点均已被拜访时，回到该节点的前一具点，再寻求未被拜访过的邻接点，直到所有节点都被拜访过一次；广度优先：①选定起始点v；②拜访与v邻接的所有节点1v,2v,……,k v,这些作为第一层节点；③在第一层节点中选定一具节点v为起点；1④重复②③，直到所有节点都被拜访过一次；22.最小生成树：具有最小权值(T)的生成树；23.构造最小生成树的三种办法：克鲁斯卡尔办法；管梅谷算法；普利姆算法；（1）克鲁斯卡尔办法①将所有权值按从小到大罗列；②先画权值最小的边，然后去掉其边值；重新按小到大排序；③再画权值最小的边，若最小的边有几条相同的，挑选时要满脚别能浮现回路，然后去掉其边值；重新按小到大排序；④重复③，直到所有节点都被拜访过一次；（2）管梅谷算法(破圈法)①在图中取一回路，去掉回路中最大权值的边得一子图；②在子图中再取一回路，去掉回路中最大权值的边再得一子图；③重复②，直到所有节点都被拜访过一次；（3）普利姆算法①在图中任取一点为起点v，连接边值最小的邻接点2v；1②以邻接点v为起点，找到2v邻接的最小边值，假如最小边值2比v邻接的所有边值都小(除已连接的边值)，直截了当连接，否则退回1。
离散数学12格和布尔代数
第十二章 格和布尔代数12.1 设c b a ,,是格),( A 中的元素，求证：如果b a ，则)()(c a b c b a ∨∧∧∨证明因为b a ，且)(c a a ∨ ，所以)(c a b a ∨∧ 。
又因为b c b ∧，且c a c c b ∨∧ ，所以)(c a b c b ∨∧∧ 。
即)(c a b ∨∧是a 和c b ∧的上界，从而有：)()(c a b c b a ∨∧∧∨ 。
12.2 设c b a ,,是格),( A 中的元素，求证： （1）)()()(c a b a c b a ∨∧∨∧∨ （2）)( )()(c b a c a b a ∨∧∧∨∧ (1)证明因为c a a b a a ∨∨ ,，所以)()(c a b a a ∨∧∨ 。
又因为b a b c b ∨∧ ，且c a c c b ∨∧ ，所以)()(c a b a c b ∨∧∨∧ 。
即)()(c a b a ∨∧∨是a 和c b ∧的上界。
所以，)()()(c a b a c b a ∨∧∨∧∨ 。
（2）证明因为a b a ∧，a c a ∧，则有a c a b a )()(∧∨∧。
又因为b b a ∧，有c b b b a ∨∧ ，同理c b c a ∨∧ 。
从而有c b c a b a ∨∧∨∧ )()(。
即)()(c a b a ∧∨∧是a 和c b ∨的下界。
因此，)( )()(c b a c a b a ∨∧∧∨∧ 。
10.3 设),,(∧∨A 是一个代数系统，其中∨和∧是满足吸收律的二元运算，证明：∨和∧也满足等幂律。
证明因为∨和∧是满足吸收律，所以a b a a =∨∧)(，a b a a =∧∨)(。
于是有：)((b a a a a a ∧∨∧=∧)(c a a ∨∧= （其中b a c ∧=） a =同理可证，a a a =∨。
故∨和∧也满足等幂律。
10.4 证明：一个格是可分配的，当且仅当对于这个格中的任意元素a ，b 和c ，有)()(c b a c b a ∧∨∧∨证明（1）必要性因为a c a ∧和c b c b ∧∧ ，所以)()()(c b a c b c a ∧∨∧∨∧ 。
《离散数学》复习题及答案
页眉内容《离散数学》试题及答案一、选择或填空（数理逻辑部分）1、下列哪些公式为永真蕴含式？( )(1)⌝Q=>Q→P (2)⌝Q=>P→Q (3)P=>P→Q (4)⌝P∧(P∨Q)=>⌝P答：（1），（4）2、下列公式中哪些是永真式？( )(1)(┐P∧Q)→(Q→⌝R) (2)P→(Q→Q) (3)(P∧Q)→P (4)P→(P∨Q)答：（2），（3），（4）3、设有下列公式，请问哪几个是永真蕴涵式?( )(1)P=>P∧Q (2) P∧Q=>P (3) P∧Q=>P∨Q(4)P∧(P→Q)=>Q (5) ⌝(P→Q)=>P (6) ⌝P∧(P∨Q)=>⌝P答：（2），（3），（4），（5），（6）4、公式∀x((A(x)→B(y，x))∧∃z C(y，z))→D(x)中，自由变元是( )，约束变元是( )。
答：x,y, x,z5、判断下列语句是不是命题。
若是，给出命题的真值。
( )(1)北京是中华人民共和国的首都。
(2) 陕西师大是一座工厂。
(3) 你喜欢唱歌吗？ (4) 若7+8＞18，则三角形有4条边。
(5) 前进！ (6) 给我一杯水吧！答：（1）是，T （2）是，F （3）不是（4）是，T （5）不是（6）不是6、命题“存在一些人是大学生”的否定是( )，而命题“所有的人都是要死的”的否定是( )。
答：所有人都不是大学生，有些人不会死7、设P：我生病，Q：我去学校，则下列命题可符号化为( )。
(1) 只有在生病时，我才不去学校 (2) 若我生病，则我不去学校(3) 当且仅当我生病时，我才不去学校(4) 若我不生病，则我一定去学校答：（1）PP⌝P→⌝↔（4）QQ→⌝（2）QP⌝→（3）Q8、设个体域为整数集，则下列公式的意义是( )。
(1) ∀x∃y(x+y=0) (2) ∃y∀x(x+y=0)答：（1）对任一整数x存在整数 y满足x+y=0（2）存在整数y对任一整数x满足x+y=0 9、设全体域D是正整数集合，确定下列命题的真值：(1) ∀x∃y (xy=y) ( ) (2) ∃x∀y(x+y=y) ( )(3) ∃x∀y(x+y=x) ( ) (4) ∀x∃y(y=2x) ( )答：（1） F （2） F （3）F （4）T10、设谓词P(x)：x是奇数，Q(x)：x是偶数，谓词公式∃x(P(x)∨Q(x))在哪个个体域中为真?( )(1) 自然数(2) 实数 (3) 复数(4) (1)--(3)均成立答：（1）11、命题“2是偶数或-3是负数”的否定是（）。
离散数学第10章习题答案
第10章习题答案1.解 (1)设G 有m 条边，由握手定理得2m ＝∑∈Vv v d )(＝2＋2＋3＋3＋4＝14，所以G 的边数7条。
(2)由于这两个序列中有奇数个是奇数，由握手定理的推论知，它们都不能成为图的度数列。
(3) 由握手定理得∑∈Vv v d )(＝2m ＝24，度数为3的结点有6个占去18度，还有6度由其它结点占有，其余结点的度数可为0、1、2，当均为2时所用结点数最少，所以应由3个结点占有这6度，即图G 中至多有9个结点。
2.证明 设1v 、2v 、…、n v 表示任给的n 个人，以1v 、2v 、…、n v 为结点，当且仅当两人为朋友时其对应的结点之间连一条边，这样得到一个简单图G 。
由握手定理知∑=nk kv d 1)(＝3n 必为偶数，从而n 必为偶数。
3. 解 由于非负整数列d ＝(d 1，d 2，…，d n )是可图化的当且仅当∑=ni i d 1≡0(mod 2)，所以(1)、(2)、(3)、(5)能构成无向图的度数列。
(1)、(2)、(3)是可简单图化的。
其对应的无向简单图如图所示。
(5)是不可简单图化的。
若不然，存在无向图G 以为1，3，3，3度数列，不妨设G 中结点为1v 、2v 、3v 、4v ，且d(1v )＝1，d(2v )＝d(3v )＝d(4v )＝3。
而1v 只能与2v 、3v 、4v 之一相邻，设1v 与2v 相邻，于是d(3v )＝d(4v )＝3不成立，矛盾。
4.证明 因为两图中都有4个3度结点，左图中每个3度结点均与2个2度结点邻接，而右图中每个3度结点均只与1个2度结点邻接，所以这两个无向图是不同构的。
5. 解 具有三个结点的所有非同构的简单有向图共16个，如图所示，其中(8)~(16)为其生成子图。
6. 解 (1)G 的所有子图如图所示。
(1)(3)(5)(6)(9)(10)(13)(14)(2)图(8)~(18)是G 的所有生成子图。
离散数学第二版最全课后习题答案详解
离散数学第二版最全课后习题答案详解离散数学是现代数学的一个重要分支，它在计算机科学、信息科学、电气工程等领域都有着广泛的应用。
对于学习离散数学的同学们来说，课后习题的解答是巩固知识、加深理解的重要环节。
本文将为您提供离散数学第二版的最全课后习题答案详解，希望能对您的学习有所帮助。
在开始讲解具体的习题答案之前，让我们先简要回顾一下离散数学的主要内容。
离散数学包括集合论、数理逻辑、图论、代数结构等几个部分。
集合论是离散数学的基础，它研究集合的性质、运算和关系。
在集合论的习题中，常见的问题包括集合的表示、集合的运算（并集、交集、补集等）、集合的包含关系以及集合的基数等。
例如，有这样一道习题：设集合 A ＝｛1, 2, 3}，B ＝｛2, 3, 4}，求 A ∪ B 和A ∩ B。
答案是：A ∪ B ＝｛1, 2, 3, 4}，A ∩ B ＝｛2, 3}。
这是因为并集是包含两个集合中所有元素的集合，而交集是同时属于两个集合的元素组成的集合。
数理逻辑是研究推理和证明的工具，它包括命题逻辑和谓词逻辑。
在数理逻辑的习题中，需要掌握命题的符号化、逻辑公式的等价变换、推理规则的应用等。
比如，给出这样一个命题：“如果今天下雨，那么我就不去公园”，将其符号化。
我们可以设“今天下雨”为 P，“我去公园”为 Q，那么这个命题可以符号化为P → ¬Q。
图论是研究图的性质和应用的分支。
图的概念在计算机网络、交通运输等领域有着重要的应用。
图论的习题常常涉及图的表示、顶点的度、路径、连通性、图的着色等问题。
假设有这样一道题：一个无向图有 10 个顶点，每个顶点的度都为 6，求这个图的边数。
根据顶点度数之和等于边数的两倍这个定理，我们可以计算出边数为 30。
代数结构则包括群、环、域等概念，在这部分的习题中，需要理解和运用代数结构的定义和性质来解决问题。
接下来，我们具体来看一些习题的详细解答。
例 1：设集合 A ＝｛x ｜ x 是小于 10 的正奇数}，B ＝｛x ｜ x 是小于 10 的正偶数}，求 A B。
离散数学-格和布尔代数
的次序图如下
-1 的次序图如下
6 2 1 3 2
1 3 6
若 < L; > 是一个偏序集，则对于任意元素 l1, l2, l3 L，有以 下六个关系式成立： l1 l1 若 l1 l2，l2 l1，则 l1 = l2 若 l1 l2，l2 l3，则 l1 l3 l1 l1 若 l1 l2，l2 l1，则 l1 = l2 (7-1) (7-2) (7-3) (7-1) (7-2)
60以上说明与格一样布尔代数也是一个代数系统该代数系统可取交换律分配律同一律和互补律作为公二元运算是一元运算若这些运算满足交换律分配律同一律和互补律则称称作集合代数它是一个布尔代数
第二部分 抽象代数
0
第七章
格和布尔代数
格是 Birkhoff (1884 - 1944) 在 20 世纪 30 年代提出的，格的提出 以子集为背景。 历史上最初出现的格是英国数学家 George Boole 于 1854 年提出 的，是他在研究命题演算中发现的，通常称为布尔格或布尔代 数。 格和布尔代数的理论成为计算机硬件设计和通讯系统设计中的 重要工具。格论是计算机语言的指称语义的理论基础。格是一 种特殊的偏序集，也可以看作是有两个二元运算的代数系统， 布尔代数是一种特殊的格。在保密学、开关理论、计算机理论 和逻辑设计以及其他一些科学和工程领域中，都直接应用了格 与布尔代数。 1
7.2 格及其性质
一、格的定义
定义7-5 设 < L; > 是一个偏序集，如果 L 中任意两个元素都 存在着最大下界和最小上界，则称 < L; > 是格。 由于每对元素的最大下界和最小上界唯一，故引入记号： l1 l2 = glb(l1, l2)，l1 l2 = lub(l1, l2)， 其中 和 均可看作是集合 L 上的二元运算，分别称为交和并。 注：若 < L; > 是一个格，则意味着 < L; > 也是一个形为 < L; , > 的代数系统，其中 和 是 L 上的两个二元运算， 对于任意 l1, l2 L，l1 l2 表示在偏序 “ ” 意义下，l1 和 l2 的最小上界，l1 l2 表示 l1 和 l2 的最大下界。
《离散数学》题库及答案
《离散数学》题库及答案一、选择或填空（数理逻辑部分）1、下列哪些公式为永真蕴含式？()(1)Q=>Q→P(2)Q=>P→Q(3)P=>P→Q(4)P(PQ)=>P答：（1），（4）2、下列公式中哪些是永真式？()(1)(┐PQ)→(Q→R)(2)P→(Q→Q)(3)(PQ)→P(4)P→(PQ)答：（2），（3），（4）3、设有下列公式，请问哪几个是永真蕴涵式()(1)P=>PQ(2)PQ=>P(3)PQ=>PQ(4)P(P→Q)=>Q(5)(P→Q)=>P(6)P(PQ)=>P答：（2），（3），（4），（5），（6）4、公式某((A(某)B(y，某))zC(y，z))D(某)中，自由变元是(变元是()。
答：某,y,某,z5、判断下列语句是不是命题。
若是，给出命题的真值。
((1)北京是中华人民共和国的首都。
(2)陕西师大是一座工厂。
)，约束)(3)你喜欢唱歌吗？(4)若7+8＞18，则三角形有4条边。
(5)前进！(6)给我一杯水吧！答：（1）是，T（2）是，F（3）不是（4）是，T（5）不是（6）不是6、命题“存在一些人是大学生”的否定是()，而命题“所有的人都是要死的”的否定是()。
答：所有人都不是大学生，有些人不会死7、设P：我生病，Q：我去学校，则下列命题可符号化为()。
(1)只有在生病时，我才不去学校(2)若我生病，则我不去学校(3)当且仅当我生病时，我才不去学校(4)若我不生病，则我一定去学校答：（1）QP（2）PQ（3）PQ（4）PQ8、设个体域为整数集，则下列公式的意义是()。
(1)某y(某+y=0)(2)y某(某+y=0)答：（1）对任一整数某存在整数y满足某+y=0（2）存在整数y对任一整数某满足某+y=09、设全体域D是正整数集合，确定下列命题的真值：(1)某y(某y=y)()(2)某y(某+y=y)()(3)某y(某+y=某)()(4)某y(y=2某)()答：（1）F（2）F（3）F（4）T10、设谓词P(某)：某是奇数，Q(某)：某是偶数，谓词公式某(P(某)Q(某))在哪个个体域中为真()2(1)自然数(2)实数(3)复数(4)(1)--(3)均成立答：（1）11、命题“2是偶数或-3是负数”的否定是（）。
离散数学布尔代数
一个非零元素b，至少存在一个原子a，使得a ≤ b。 1
证明：若b本身就是一个原子，则b ≤ b，得证。c
df
若b不是原子，肯定存在b1，使得0 ≤ b1 ≤ b， a
be
若b1是原子，则定理得证；
0
否则，若b1不是原子，则必存在b2，使得0 ≤ b2 ≤ b1 ≤ b
∵<A, ≤>是一个有全下界的有限格，
定理1：对于布尔代数中任意两个元素 a, b，必定有
(1) ( a ) = a， (2) a∨b = a∧b ， (3) a∧b = a∨b
3
❖ 布尔代数
定义3：设<A,∨1,∧1, - > 和<B,∨2,∧2, ~ >是两个布尔代数， 如果存在A到B的双射 f，对于a,bA，有
f (a∨1b) = f (a) ∨2 f (b)
2、对a,bA，有 f (a∧b) = f (a)∩f (b)
9
❖ 格与布尔代数
定理3 ( Stone表示定理 ) ：
设<A,∨,∧, - >是由有限布尔格<A, ≤>所诱导的一个有 限布尔代数，S是布尔格<A, ≤>中的所有原子的集合，则 < A,∨,∧, - >< P(S),∪,∩, ~ >同构。 分析：要证两个代数系统同构，分为以下几步：
1、找一个双射函数 f: A P(S)
∴a ≤ c ，又∵a ≤ c， ∴a ≤ c ∧ c，即 a ≤ 0，
这与a是原子相矛盾， ∴假设错
∴b ∧ c = 0，由引理1得： b≤c ∴b=c，即：b= a1∨a2∨... ∨ak
7
❖ 格与布尔代数
证明(2)：设b的另一种表示形式为 b = aj1∨aj2∨... ∨ajt 其中aj1,aj2,……,ajt是A中原子。∵b是 aj1,aj2,……,ajt 的最小上界， ∴有aj1≤b, aj2≤b,…,ajt≤b，而a1,a2,……,ak是A中满足 a j ≤b的所有原子， {aj1,aj2,…,ajt}是{a1,a2,…,ak}的子集，即 |{aj1,aj2,…,ajt}|<=|{a1,a2,…,ak}|， 即：t ≤ k。(下面证 t < k 是不可能的)
离散数学格的概念
∵整除关系是偏序关系，对a,bI， a、b的最小上界等于a、b的最小公倍数， a、b的最大下界等于a、b的最大公约数。
❖ 基本概念
< B2 , D >是否 < S30 , D >的子格?
30
6
30
10
6 15
2
3
10
15
1 ∨1 2 3 6 11236 22266
2
53
5
∧1 2 3 6
1
11111
21212
说明：
33636 66666
31133 61236
(1) 子格必是格。
运算∨和∧在B1上封闭，B1 S30 且B1 ≠Ø, ∴ < B1, D >是 < S30 , D >的子格； 同理可证< B2 , D >是 < S30 , D >的子格
例：A={a, b, c }, < P(A) , > 所诱导的代数系统为？
< P(A),∪,∩>
❖ 基本概念
定义3:设<A,≤ >是一个格，由其所诱导的代数系统为 <A,∨,∧>。设BA且B ≠Ø ，如果运算∨和∧在B上封闭， 则称<B,≤ > 是<A,≤ >的子格。
❖ 基本概念
例2：B1 = {1,2,3,6} ， B2 = {5,10,15,30} ，< B1, D >和
离散数学
❖ 格与布尔代数 1 格的概念
大学_《离散数学》课后习题答案
《离散数学》课后习题答案《离散数学》简介1、集合论部分：集合及其运算、二元关系与函数、自然数及自然数集、集合的基数2、图论部分：图的基本概念、欧拉图与哈密顿图、树、图的矩阵表示、平面图、图着色、支配集、覆盖集、独立集与匹配、带权图及其应用3、代数结构部分：代数系统的基本概念、半群与独异点、群、环与域、格与布尔代数4、组合数学部分：组合存在性定理、基本的计数公式、组合计数方法、组合计数定理5、数理逻辑部分：命题逻辑、一阶谓词演算、消解原理离散数学被分成三门课程进行教学，即集合论与图论、代数结构与组合数学、数理逻辑。
教学方式以课堂讲授为主，课后有书面作业、通过学校网络教学平台发布课件并进行师生交流。
《离散数学》学科内容随着信息时代的到来，工业革命时代以微积分为代表的连续数学占主流的地位已经发生了变化，离散数学的重要性逐渐被人们认识。
离散数学课程所传授的思想和方法，广泛地体现在计算机科学技术及相关专业的诸领域，从科学计算到信息处理，从理论计算机科学到计算机应用技术，从计算机软件到计算机硬件，从人工智能到认知系统，无不与离散数学密切相关。
由于数字电子计算机是一个离散结构，它只能处理离散的或离散化了的数量关系，因此，无论计算机科学本身，还是与计算机科学及其应用密切相关的现代科学研究领域，都面临着如何对离散结构建立相应的数学模型;又如何将已用连续数量关系建立起来的数学模型离散化，从而可由计算机加以处理。
离散数学是传统的逻辑学，集合论(包括函数)，数论基础，算法设计，组合分析，离散概率，关系理论，图论与树，抽象代数(包括代数系统，群、环、域等)，布尔代数，计算模型(语言与自动机)等汇集起来的一门综合学科。
离散数学的应用遍及现代科学技术的诸多领域。
离散数学也可以说是计算机科学的基础核心学科，在离散数学中的有一个著名的典型例子-四色定理又称四色猜想，这是世界近代三大数学难题之一，它是在1852年，由英国的一名绘图员弗南西斯格思里提出的，他在进行地图着色时，发现了一个现象，“每幅地图都可以仅用四种颜色着色，并且共同边界的国家都可以被着上不同的颜色”。
离散数学格与布尔代数
(1)交换律 a,b∈L 有
a∨b＝b∨a
a∧b＝b∧a
(2)结合律 a,b,c∈L 有
(a∨b)∨c＝a∨(b∨c) (a∧b)∧c＝a∧(b∧c)
(3)幂等律 a∈L 有
a∨a＝a
a∧a＝a
(4)吸收律 a,b∈L 有
a∨(a∧b)＝a
a∧(a∨b)＝a
定理11.1
(1)a∨b和b∨a分别是{a,b}和{b,a}的最小上界。
有界格中的补元
定义11.8 设<L,∧,∨,0,1>是有界格，a∈L， 若存在b∈L 使得 a∧b＝0 和 a∨b＝1 成立，则称b是a的补元。
说明 若b是a的补元，那么a也是b的补元。 换句话说，a和b互为补元。
例11.9
考虑下图中的四个格。
L1中的a与c互为补元，其中a为全下界，c为全上界，b没有补元。 L2中的a与d互为补元，其中a为全下界，d为全上界，b与c也互为
补元。 L3中的a与e互为补元，其中a为全下界，e为全上界，b的补元是c
分配格的判别
定理11.5 设L是格，则L是分配格当且仅当L中不含有与钻石 格或五角格同构的子格。
证明 略。 推论 (1) 小于五元的格都是分配格。
(2) 任何一条链都是分配格。
例11.8
说明下图中的格是否为分配格，为什么？
L1, L2和L3都不是分配格。 {a,b,c,d,e}是L1的子格，并且同构于钻石格。 {a,b,c,e,f}是L2的子格，并且同构于五角格。 {a,c,b,e,f}是L3的子格，也同构于钻石格。
11.2 分配格、有补格与布尔代数
一般说来，格中运算∨对∧满足分配不等式， 即a,b,c∈L，有 a∨(b∧c)≤(a∨b)∧(a∨c) 但是不一定满足分配律。满足分配律的格称为分配格。
离散数学 格与布尔代数
P’: a∨b≥a
{a,b}的最大下界≤a {a,b}的最小上界≥a
三. 格的性质
<A,∨,∧>是由格<A,≤>诱导的代数系统。a,b,c,d∈A 1. a≤a∨b b≤a∨b a∧b≤a a∧b≤b
此性质由运算∨和∧的定义直接得证。 2.如果a≤b，c≤d，则 a∨c≤b∨d，a∧c≤b∧d。 证明：如果a≤b，又b≤b∨d，由传递性得 a≤b∨d, 类似由c≤d， d≤b∨d，由传递性得 c≤b∨d, 这说明b∨d是 {a,c} 的一个上界，而a∨c是 {a,c} 的最小上
可见它们同构。
格同构，它们的哈斯图的形状一定相同。
具有1、2、3个元素的格分别同构于含有一、二、三 个
元素的链。
a
a
a
b
b c
具有4个元素的格分别同构a 于下面两种格形 a式之一：
b
c
b
c
d
d
具有5个素的格分别同构于下面五种格形式之一：
a b c b
d
e
a c d b e
a c b
d e
a
c
d
c
e
a b
d e
2. 格同态的保序性
定理：设f是格<A1,≤1> 到<A2, ≤2> 的同态映射，则对任 何a,b∈A1，如果a≤1b，则 f(a)≤2f(b)。 证明：令<A1,∨1,∧1>和 <A2,∨2,∧2>是格<A1,≤1> 和
<A2, ≤2>诱导的代数系统，任取a,b∈A1，设a≤1b， 则 a∧1b=a f(a∧1b)=f(a) 即 f(a)∧2f(b)=f(a) 而 f(a)∧2f(b) ≤2f(b) 所以 f(a)≤2f(b). 3. 格同构的保序性
离散数学习题答案精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版离散数学习题答案习题一：P121.判断下列句子哪些是命题？在是命题的句子中，哪些是简单命题？哪些是真命题？哪些命题的真值现在还不知道？(1)中国有四大发明。
(2)5是无理数。
(3)3是素数或4是素数。
(4)x2+3<5，其中x是任意实数。
(5)你去图书馆吗？(6)2与3都是偶数。
(7)刘红与魏新是同学。
(8)这朵玫瑰花多美丽呀！(9)吸烟请到吸烟室去！(10)圆的面积等于半径的平方乘π。
(11)只有6是偶数，3才能是2的倍数。
(12)8是偶数的充分必要条件是8能被3整除。
(13)2025年元旦下大雪。
1、2、3、6、7、10、11、12、13是命题。
在上面的命题中，1、2、7、10、13是简单命题；1、2、10是真命题；7的真值现在还不知道。
2.将上题中是简单命题的命题符号化。
(1)p：中国有四大发明。
(2)q：5是无理数。
(7)r：刘红与魏新是同学。
(10)s：圆的面积等于半径的平方乘π。
(1)t：2025年元旦下大雪。
3.写出下列各命题的否定式，并将原命题及其否定式都符号化，最后指出各否定式的真值。
“5是有理数”的否定式是“5不是有理数”。
解：原命题可符号化为：p：5是有理数。
其否定式为：非p。
非p的真值为1。
4.将下列命题符号化，并指出真值。
(1)2与5都是素数。
(2)不但π是无理数，而且自然对数的底e也是无理数。
(3)虽然2是最小的素数，但2不是最小的自然数。
(4)3是偶素数。
(5)4既不是素数，也不是偶数。
a：2是素数。
b：5是素数。
c：π是无理数。
d：e是无理数。
f：2是最小的素数。
g：2是最小的自然数。
h：3是偶数。
i：3是素数。
j：4是素数。
k：4是偶数。
解：（1）到（5）的符号化形式分别为a∧b，c∧d，f∧非g，h∧i，非j∧非k。
这五个复合命题的真值分别为1，1，1，0，0。
5.将下列命题符号化，并指出真值。
a：2是偶数。
b：3是偶数。
c：4是偶数。
离散数学课后习题答案
离散数学课后习题答案离散数学课后习题答案离散数学是计算机科学中的一门重要课程，它涵盖了诸多数学概念与技巧，为计算机科学的理论基础打下了坚实的基础。
在学习离散数学的过程中，课后习题是巩固知识、提高能力的重要途径。
然而，有时候我们会遇到一些难以解答的问题，需要参考一些答案来进行思考与学习。
本文将为大家提供一些离散数学课后习题的答案，希望能对大家的学习有所帮助。
一、集合论1. 设A={1,2,3}，B={2,3,4}，求A∪B和A∩B的结果。
答案：A∪B={1,2,3,4}，A∩B={2,3}。
2. 证明：任意集合A和B，有(A-B)∪(B-A)=(A∪B)-(A∩B)。
答案：首先，对于任意元素x，如果x属于(A-B)∪(B-A)，那么x属于A-B或者x属于B-A。
如果x属于A-B，那么x属于A∪B，但x不属于A∩B；如果x属于B-A，同样有x属于A∪B，但x不属于A∩B。
所以(A-B)∪(B-A)属于(A∪B)-(A∩B)。
另一方面，对于任意元素x，如果x属于(A∪B)-(A∩B)，那么x属于A∪B，但x不属于A∩B。
所以x属于A或者x属于B。
如果x属于A，但x不属于B，那么x属于A-B；如果x属于B，但x不属于A，那么x属于B-A。
所以x属于(A-B)∪(B-A)。
所以(A∪B)-(A∩B)属于(A-B)∪(B-A)。
综上所述，(A-B)∪(B-A)=(A∪B)-(A∩B)。
证毕。
二、逻辑与证明1. 证明：如果p为真命题，那么¬p为假命题。
答案：根据命题的定义，命题要么为真，要么为假，不存在其他情况。
所以如果p为真命题，那么¬p为假命题。
2. 证明：对于任意整数n，如果n^2为偶数，则n为偶数。
答案：假设n为奇数，即n=2k+1（k为整数）。
那么n^2=(2k+1)^2=4k^2+4k+1=2(2k^2+2k)+1。
根据偶数的定义，2(2k^2+2k)为偶数，所以n^2为奇数。
(完整版)离散数学答案屈婉玲版第二版高等教育出版社课后答案
(2) 对于任意两个自然数x,y,使得如果x+2=y, 那么y+2=x. 真值0.
11. 判断下列各式的类型:
(1)
(3) yF(x,y).
解:(1)因为 为永真式；
所以 为永真式；
(3)取解释I个体域为全体实数
F(x,y)：x+y=5
所以,前件为任意实数x存在实数y使x+y=5，前件真；
②F(c) ①EI
③ x(F(x)→(G(a)∧R(x))) 前提引入
④F(c)→(G(a)∧R(c)) ③UI
⑤G(a)∧R(c) ②④假言推理
⑥R(c) ⑤化简
⑦F(c)∧R(c) ②⑥合取引入
⑧ x(F(x)∧R(x))⑦EG
第六章部分课后习题参考答案
5.确定下列命题是否为真：
（1） 真
（2） 假
解:阿A={会打篮球的人}，B={会打排球的人}，C={会打网球的人}
|A|=14, |B|=12, |A B|=6,|A C|=5,| A B C|=2, |C|=6,C A B
如图所示。
25-(5+4+2+3)-5-1=25-14-5-1=5
不会打球的人共5人
21.设集合A＝{{1，2}，{2，3}，{1，3},{.
(d) 特定谓词 (x,y):x=y, (x,y):x<y,x,y .
说明下列公式在I下的含义,并指出各公式的真值:
(1)
(2)
答:(1) 对于任意两个实数x,y,如果x<y, 那么x y. 真值1.
(2) 对于任意两个实数x,y,如果x-y=0, 那么x<y. 真值0.
离散数学最全课后答案(屈婉玲版)
1.1．略1.2．略1.3．略1.4．略1.5．略1.6．略1.7．略1.8．略1.9．略1.10．略1.11．略1.12．将下列命题符号化,并给出各命题的真值:<1>2+2＝4当且仅当3+3＝6.<2>2+2＝4的充要条件是3+3≠6.<3>2+2≠4与3+3＝6互为充要条件.<4>若2+2≠4, 则3+3≠6,反之亦然.<1>p↔q,其中,p: 2+2＝4,q: 3+3＝6, 真值为1.<2>p↔⌝q,其中,p:2+2＝4,q:3+3＝6,真值为0.<3>⌝p↔q,其中,p:2+2＝4,q:3+3＝6,真值为0.<4>⌝p↔⌝q,其中,p:2+2＝4,q:3+3＝6,真值为1.1.13．将下列命题符号化, 并给出各命题的真值:<1>若今天是星期一,则明天是星期二.<2>只有今天是星期一,明天才是星期二.<3>今天是星期一当且仅当明天是星期二. <4>若今天是星期一,则明天是星期三.令p: 今天是星期一;q:明天是星期二;r:明天是星期三.<1>p→q ⇔ 1.<2> q→p ⇔ 1.<3> p↔q⇔ 1.<4>p→r当p ⇔ 0时为真; p ⇔ 1时为假.1.14．将下列命题符号化. <1>刘晓月跑得快,跳得高.<2>老王是XX人或XX人.<3>因为天气冷, 所以我穿了羽绒服. <4>王欢与李乐组成一个小组.<5>李辛与李末是兄弟.<6>王强与刘威都学过法语. <7>他一面吃饭, 一面听音乐. <8>如果天下大雨,他就乘班车上班.<9>只有天下大雨,他才乘班车上班.<10>除非天下大雨,他才乘班车上班.<11>下雪路滑, 他迟到了.<12>2与4都是素数,这是不对的.<13>"2或4是素数,这是不对的"是不对的.<1>p∧q,其中, p:刘晓月跑得快, q: 刘晓月跳得高.<2>p∨q,其中, p:老王是XX人, q: 老王是XX 人.<3>p→q, 其中,p:天气冷, q:我穿了羽绒服.<4>p, 其中,p:王欢与李乐组成一个小组,是简单命题.<5>p, 其中,p:李辛与李末是兄弟.<6>p∧q,其中, p:王强学过法语, q: 刘威学过法语.<7>p∧q,其中, p:他吃饭,q:他听音乐.<8>p→q, 其中,p:天下大雨, q:他乘班车上班.<9>p→q, 其中,p:他乘班车上班, q: 天下大雨.<10>p→q, 其中,p: 他乘班车上班,q:天下大雨.<11>p→q, 其中,p: 下雪路滑, q:他迟到了.12>⌝ <p∧q>或⌝p∨⌝q,其中,p:2是素数,q:4是素数.<13>⌝⌝ <p∨q>或p∨q,其中,p:2 是素数,q:4是素数.1.15．设p:2+3=5.q: 大熊猫产在中国.r: 复旦大学在XX.求下列复合命题的真值:<1><p↔q>→r<2><r→ <p∧q>>↔ ⌝p<3>⌝r→ <⌝p∨⌝q∨r><4><p∧q∧⌝r>↔ <<⌝p∨⌝q>→r><1>真值为0.<2>真值为0.<3>真值为0.<4>真值为1.注意:p, q是真命题,r是假命题.1.16．略1.17．略1.18．略1.19．用真值表判断下列公式的类型:<1>p→ <p∨q∨r><2><p→⌝q>→⌝q<3>⌝ <q→r>∧r<4><p→q>→ <⌝q→⌝p><5><p∧r>↔ <⌝p∧⌝q><6><<p→q>∧ <q→r>>→ <p→r><7><p→q> ↔ <r↔s><1>, <4>,<6>为重言式.<3>为矛盾式.<2>, <5>,<7>为可满足式.1.20．略1.21．略1.22．略1.23．略1.24．略1.25．略1.26．略1.27．略1.28．略1.29．略1.30．略1.31．将下列命题符号化,并给出各命题的真值:<1>若3+＝4,则地球是静止不动的.<2>若3+2＝4,则地球是运动不止的. <3>若地球上没有树木,则人类不能生存.<4>若地球上没有水,则3是无理数.<1>p→q,其中, p: 2+2＝4,q:地球静止不动,真值为0.<2>p→q,其中, p: 2+2＝4,q:地球运动不止,真值为1.<3>⌝p→⌝q,其中,p:地球上有树木,q:人类能生存,真值为1.<4>⌝p→q,其中,p:地球上有水,q: 3 是无理数,真值为1.习题二2.1.设公式A=p→q,B=p⌝∧q,用真值表验证公式A和B适合德摩根律:⌝<A∨B>⇔ ⌝A⌝∧B.p q A =p→q B=p⌝∧q⌝<A∨B>⌝A⌝∧B0 0 1 0 0 00 1 1 0 0 01 0 0 1 0 01 1 1 0 0 0因为⌝<A∨B>和⌝A⌝∧B的真值表相同,所以它们等值.2.2. 略2.3. 用等值演算法判断下列公式的类型, 对不是重言式的可满足式,再用真值表法求出成真赋值.<1>⌝ <p∧q→q><2><p→ <p∨q>>∨ <p→r><3><p∨q>→ <p∧r><1>⌝ <p∧q→q>⇔ ⌝ <⌝<p∧q>∨ q>⇔ ⌝ <⌝p∨ ⌝q∨ q>⇔ p∧q∧⌝q⇔ p∧0⇔ 0⇔ 0.矛盾式.<2>重言式.<3> <p∨q>→ <p∧r>⇔ ⌝<p∨q>∨ <p∧r>⇔ ⌝p⌝∧q∨ p∧r易见,是可满足式,但不是重言式.成真赋值为:000,001, 101, 111p q r←p∍ ←q(p∍r0 0 0 1 1 1 1 00 0 1 1 1 1 1 00 1 0 1 0 0 0 00 1 1 1 0 0 0 01 0 0 0 0 1 0 01 0 1 0 0 1 1 11 1 0 0 0 0 0 01 1 1 0 0 0 1 12.4.用等值演算法证明下面等值式:<1>p⇔ <p∧q>∨ <p∧⌝q><3>⌝ <p↔q>⇔ <p∨q>∧⌝ <p∧q><4><p∧⌝q>∨ <⌝p∧q>⇔ <p∨q>∧⌝ <p∧q><1><p∧q>∨ <p∧⌝q>⇔ p∧ <q⌝∨q>⇔ p∧ 1⇔ p.<3>⌝<p↔q>⇔⌝ <<p→q>∧ <q→p>>⇔⌝ <<⌝p∨q>∧ <⌝q∨p>>⇔ <p∧⌝q>∨ <q∧⌝p>⇔ <p∨q>∧ <p∨⌝p>∧ <⌝q∨q>∧ <⌝p∨⌝q>⇔ <p∨q> ∧⌝ <p∧q><4><p∧⌝q>∨ <⌝p∧q>⇔ <p∨⌝p>∧ <p∨q>∧ <⌝q∨⌝p>∧ <⌝q∨q>⇔ <p∨q> ∧⌝ <p∧q>2.5.求下列公式的主析取范式,并求成真赋值:<1><⌝p→q>→ <⌝q∨p><2>⌝ <p→q>∧q∧r<3><p∨ <q∧r>> → <p∨q∨r><1><⌝p→q>→ <⌝q∨p>⇔ ⌝<p∨q> ∨ <⌝q∨p>⇔ ⌝p∧⌝q∨ ⌝q∨ p⇔ ⌝p∧⌝q∨ ⌝q∨ p<吸收律>⇔ <p⌝∨p>⌝∧q∨ p∧<q⌝∨q>⇔ p⌝∧q⌝∨p⌝∧q∨ p∧q∨ p⌝∧q⇔ m10∨ m00∨ m11∨ m10⇔ m0∨ m2∨ m3⇔ ∑<0, 2,3>.成真赋值为00,10, 11.<2>主析取范式为0, 无成真赋值,为矛盾式.<3>m0∨m1∨m2∨m3∨m4∨m5∨m6∨m7,为重言式.2.6. 求下列公式的主合取范式, 并求成假赋值:<1>⌝ <q→⌝p>∧⌝p<2><p∧q>∨ <⌝p∨r><3><p→ <p∨q>>∨r<1> ⌝ <q⌝→p>∧ ⌝p⇔ ⌝<⌝q⌝∨p>∧ ⌝p⇔ q∧p∧ ⌝p⇔ q∧0⇔ 0⇔ M0∧M1∧M2∧M3这是矛盾式.成假赋值为00, 01,10,11.<2>M4,成假赋值为100.<3>主合取范式为1, 为重言式.2.7.求下列公式的主析取范式,再用主析取范式求合取范式:<1><p∧q> ∨r<2><p→q> ∧ <q→r><1>m1∨m3∨m5∨m6∨m7⇔M0∧M2∧M4<2>m0∨m1∨m3∨m7⇔M2∧M4∧M5∧M62.8. 略2.9. 用真值表求下面公式的主析取范式.<2><p→q>→ <p⌝↔q>p q<p q> <p← q>0 0 1 0 0 10 1 1 1 1 01 0 0 1 1 11 1 1 0 0 0<2>从真值表可见成真赋值为01,10.于是<p→ q>→ <p⌝ ↔ q>⇔ m1∨ m2.2.10.略2.11.略2.12.略2.13.略2.14.略2.15. 用主析取范式判断下列公式是否等值:<1> <p→q> →r与q→ <p→r><2><p→q> →r⇔ ⌝<⌝p∨q>∨ r⇔ ⌝<⌝p∨q>∨ r⇔ p⌝∧q∨ r⇔ p⌝∧q∧<r⌝∨r>∨ <p⌝∨p>∧ <q⌝∨q>∧r⇔ p⌝∧q∧r∨ p⌝∧q∧⌝r∨p∧q∧r∨ p∧⌝q∧r∨ ⌝p∧q∧r∨ ⌝p∧⌝q∧r= m101∨ m100∨ m111∨ m101∨ m011∨ m001⇔ m1∨ m3∨ m4∨ m5∨ m7= ∑<1,3,4,5,7>.而q→<p→r>⇔ ⌝q∨ <⌝p∨r>⇔ ⌝q∨ ⌝p∨r⇔ <⌝p∨p>⌝∧q∧<⌝r∨r>∨ ⌝p∧<⌝q∨q>∧<⌝r∨r>∨ <⌝p∨p>∧<⌝q∨q>∧r⇔ <⌝p⌝∧q∧⌝r>∨<⌝p⌝∧q∧r>∨<p⌝∧q∧⌝r>∨<p⌝∧q∧r>∨<⌝p∧⌝q∧⌝r>∨<⌝p∧⌝q∧r>∨<⌝p∧q∧⌝r>∨<⌝p∧q∧r>∨<⌝p∧⌝q∧r>∨<⌝p∧q∧r>∨<p∧⌝q∧r>∨<p∧q∧r>= m0∨ m1∨ m4∨ m5∨ m0∨ m1∨ m2∨ m3∨ m1∨ m3∨ m5∨ m7⇔ m0∨ m1∨ m2∨ m3∨ m4∨ m5∨ m7⇔ ∑<0,1,2,3,4,5,7>.两个公式的主吸取范式不同,所以<p→q>→rœq→ <p→r>.2.16.用主析取范式判断下列公式是否等值:<1><p→q>→r与q→ <p→r><2>⌝ <p∧q>与⌝ <p∨q><1><p→q>→r> ⇔m1∨m3∨m4∨m5∨m7q→ <p→r>⇔m0∨m1∨m2∨m3∨m4∨m5∨m7所以<p→q>→r>œq→ <p→r><2>⌝ <p∧q>⇔m0∨m1∨m2⌝ <p∨q>⇔m0所以⌝ <p∧q>œ⌝ <p∨q>2.17.用主合取范式判断下列公式是否等值:<1>p→ <q→r>与⌝ <p∧q>∨r<2>p→ <q→r>与<p→q>→r<1>p→ <q→r>⇔M6⌝ <p∧q>∨r⇔M6所以p→ <q→r>⇔ ⌝ <p∧q>∨r<2>p→ <q→r>⇔M6<p→q>→r⇔M0∧M1∧M2∧M6所以p→ <q→r>œ<p→q>→r2.18.略2.19.略2.20.将下列公式化成与之等值且仅含{⌝,→}中联结词的公式.<3> <p∧q>↔r.注意到A↔B⇔ <A→B>∧<B→A>和A∧B⇔ ⌝<⌝A⌝∨B>⇔ ⌝<A⌝→B>以及A∨B⇔ ⌝A→B.<p∧q>↔r⇔ <p∧q → r> ∧ <r → p∧q>⇔ <⌝<p⌝→q>→ r>∧ <r→ ⌝<p⌝→q>>⇔ ⌝<<⌝<p⌝→q>→ r>→ ⌝<r→ ⌝<p⌝→q>>>注 联结词越少,公式越长.2.21.证明:<1> <p↑q>⇔ <q↑p>,<p↓q>⇔ <q↓p>.<p↑q>⇔ ⌝<p∧q>⇔ ⌝<q∧p>⇔ <q↑p>.<p↓q>⇔ ⌝<p∨q>⇔ ⌝<q∨p>⇔ <q↓p>.2.22.略2.23.略2.24.略2.25.设A,B,C为任意的命题公式.<1>若A∨C⇔B∨C,举例说明A⇔B不一定成立.<2>已知A∧C⇔B∧C,举例说明A⇔B不一定成立.<3>已知⌝A⇔⌝B,问:A⇔B 一定成立吗?<1>取A=p,B=q,C = 1 <重言式>, 有A∨C⇔ B∨C,但AœB.<2>取A=p,B=q,C = 0 <矛盾式>, 有A∧C⇔ B∧C,但AœB.好的例子是简单,具体,而又说明问题的.<3>一定.2.26.略2.27.某电路中有一个灯泡和三个开关A,B,C.已知在且仅在下述四种情况下灯亮:<1>C的扳键向上, A,B的扳键向下.<2>A的扳键向上, B,C的扳键向下.<3>B,C的扳键向上,A的扳键向下.<4>A,B的扳键向上,C的扳键向下.设F为1表示灯亮,p,q,r分别表示A,B,C的扳键向上.<a>求F的主析取范式.<b>在联结词完备集{⌝,∧}上构造F.<c>在联结词完备集{⌝,→,↔}上构造F.<a>由条件<1>-<4>可知, F的主析取范式为F⇔ <⌝p∧⌝q∧r>∨ <p∧⌝q∧⌝r>∨ <⌝p∧q∧r>∨ <p∧q∧⌝r>⇔m1∨m4∨m3∨m6⇔m1∨m3∨m4∨m6<b>先化简公式F⇔ <⌝p∧⌝q∧r>∨ <p∧⌝q∧⌝r>∨ <⌝p∧q∧r>∨ <p∧q∧⌝r>⇔⌝q∧ <<⌝p∧r>∨ <p∧⌝r>>∨q∧ <<⌝p∧r>∨ <p∧⌝r>>⇔ <⌝q∨q>∧ <<⌝p∧r>∨ <p∧⌝r>>⇔ <⌝p∧r>∨ <p∧⌝r>⇔⌝ <⌝ <⌝p∧r>∧⌝ <p∧⌝r>><已为{⌝,∧}中公式><c>F⇔ <⌝p∧r>∨ <p∧⌝r>⇔⌝⌝ <⌝p∧r>∨ <p∧⌝r>⇔⌝ <⌝p∧r>→ <p∧⌝r>⇔ <p∨⌝r>→⌝ <⌝p∨r>⇔ <r→p>→⌝ <p→r> <已为{⌝,→,↔}中公式>2.28.一个排队线路, 输入为A,B,C,其输出分别为F A,F B,F C.本线路中,在同一时间内只能有一个信号通过,若同时有两个和两个以上信号申请输出时,则按A,B,C的顺序输出.写出F A,F B,F C在联结词完备集{⌝,∨}中的表达式.根据题目中的要求,先写出F A,F B,F C的真值表<自己写>由真值表可先求出他们的主析取范式,然后化成{⌝,∧}中的公式F A⇔m4∨m5∨m6∨m7⇔p <已为{⌝,∧}中公式>F B⇔m2∨m3⇔⌝p∧q <已为{⌝,∧}中公式>F C⇔m1⇔⌝p∧⌝q∧r <已为{⌝,∧}中公式>2.29.略2.30.略习题三3.1.略3.2.略3.3.略3.4.略3.5.略3.6.判断下面推理是否正确.先将简单命题符号化,再写出前提,结论, 推理的形式结构<以蕴涵式的形式给出>和判断过程<至少给出两种判断方法>:<1>若今天是星期一,则明天是星期三；今天是星期一.所以明天是星期三.<2>若今天是星期一,则明天是星期二；明天是星期二.所以今天是星期一.<3>若今天是星期一,则明天是星期三；明天不是星期三.所以今天不是星期一.<4>若今天是星期一,则明天是星期二；今天不是星期一.所以明天不是星期二.<5>若今天是星期一,则明天是星期二或星期三.<6>今天是星期一当且仅当明天是星期三；今天不是星期一.所以明天不是星期三.设p: 今天是星期一,q:明天是星期二,r:明天是星期三.<1>推理的形式结构为<p→r>∧p→r此形式结构为重言式,即<p→r>∧p⇒r所以推理正确. <2>推理的形式结构为<p→q>∧q→p 此形式结构不是重言式,故推理不正确.<3>推理形式结构为<p→r>∧⌝r→⌝p此形式结构为重言式,即<p→r>∧⌝r⇒⌝p故推理正确. <4>推理形式结构为<p→q>∧⌝p→⌝q此形式结构不是重言式, 故推理不正确.<5>推理形式结构为p→ <q∨r>它不是重言式, 故推理不正确. <6>推理形式结构为<p⇒r>∧⌝p→⌝r.此形式结构为重言式,即<p⇒r>∧⌝p⇒⌝r故推理正确.推理是否正确, 可用多种方法证明.证明的方法有真值表法,等式演算法.证明推理正确还可用构造证明法.下面用构造证明法证明<6>推理正确.前提:p⇒r,⌝p结论:⌝r证明:①p⇒r 前提引入②<p→r>∧ <r→p> ①置换③r→p ②化简律④⌝p 前提引入⑤⌝r ③④拒取式所以,推理正确.3.7.略3.8.略3.9.用三种方法<真值表法,等值演算法,主析取范式法>证明下面推理是正确的:若a 是奇数,则a 不能被2 整除.若a 是偶数,则a 能被2 整除.因此,如果a是偶数, 则a不是奇数.令p: a是奇数;q:a 能被2 整除; r:a是偶数.前提:p→ ⌝q,r→ q.结论:r→ ⌝p.形式结构:<p→ ⌝q>∧ <r→ q>→ <r→ ⌝p>.……3.10.略3.11.略3.12.略3.13.略3.14.在自然推理系统P中构造下面推理的证明:<1>前提: p→ <q→r>,p, q结论: r∨s<2>前提:p→q,⌝ <q∧r>,r结论:⌝p<3>前提: p→q结论: p→ <p∧q><4>前提: q→p, q⇒s,s⇒t,t∧r结论: p∧q<5>前提: p→r,q→s,p∧q.结论: r∧s<6>前提:⌝p∨r,⌝q∨s,p∧q结论:t→ <r∨s><1>证明:①②p→<q→r>p前提引入前提引入③④q→rq①②假言推理前提引入⑤r③④假言推理⑥r∨s⑤附加律<2>证明:①②③⌝ <q∧r>⌝q∨⌝rr前提引入①置换前提引入④⑤⑥⌝qp→q⌝p②③析取三段论前提引入④⑤拒取式<3>证明:①p→q前提引入②⌝p∨q①置换③<⌝p∨q>∧ <⌝p∨p>②置换④⌝p∨ <p∧q>③置换⑤p→ <p∧q> ④置换也可以用附加前提证明法,更简单些.<4>证明:①②③④⑤s⇒t<s→t> ∧ <t→s>t→st∧rt前提引入①置换②化简前提引入④化简⑥s③⑤假言推理⑦⑧⑨⑩q⇒s<s→q>∧ <q→s>s→qq前提引入⑦置换⑧化简⑥⑥假言推理○11 q →p前提引入○12 ○13 pp∧q⑩○11 假言推理⑩○12 合取<5>证明:①②p→rq→s前提引入前提引入③④p∧qp前提引入③化简⑤q③化简⑥r①④假言推理⑦s②⑤假言推理⑧r∧s⑥⑦合取<6>证明:①②t⌝p∨r附加前提引入前提引入③④p∧qp前提引入③化简⑤r②④析取三段论⑥r∨s⑤附加说明:证明中,附加提前t,前提⌝q∨s没用上.这仍是正确的推理.3.15.在自然推理系统P中用附加前提法证明下面各推理:<1>前提: p→ <q→r>,s→p,q结论: s→r<2>前提: <p∨q> → <r∧s>,<s∨t>→u结论: p→u<1>证明:①②ss→p附加前提引入前提引入③p①②假言推理④⑤⑥p→ <q→r>q→rq前提引入③④假言推理前提引入⑦r⑤⑥假言推理<2>证明:①②Pp∨q附加前提引入①附加③<p∨q> → <r∧s> 前提引入④⑤r∧sS②③假言推理④化简⑥⑦⑧s∨t<s∨t>→uu⑤附加前提引入⑥⑦假言推理3.16.在自然推理系统P中用归谬法证明下面推理:<1>前提:p→⌝q,⌝r∨q,r∧⌝s结论:⌝p<2>前提: p∨q,p→r,q→s结论: r∨s<1>证明:①②Pp→⌝q结论否定引入前提引入③④⑤⑥⑦⌝q⌝r∨q⌝rr∧⌝sr①②假言推理前提引入③④析取三段论前提引入⑥化简⑧⌝r∧r⑤⑦合取⑧为矛盾式,由归谬法可知, 推理正确.<2>证明:①⌝ <r∨s>结论否定引入②p∨q前提引入③p→r前提引入④q→s前提引入⑤r∨s②③④构造性二难⑥⌝ <r∨s>∧ <r∨s>①⑤合取① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ pp q (rq (rss ←q←qr ①②假言推理 前提引入 前提引入⑥为矛盾式,所以推理正确.3.17.P53 17. 在自然推理系统P 中构造下面推理的证明:只要A 曾到过受害者房间并且11点以前没用离开,A 就犯了谋杀罪.A 曾到过受害者房间.如果A 在 11点以前离开, 看门人会看到他.看门人没有看到他.所以A 犯了谋杀罪.令p :A 曾到过受害者房间;q :A 在11点以前离开了; r : A 就犯了谋杀罪;s :看门人看到A.前提:p ⌝∧q → r ,p ,q → s ,⌝s.结论:r .前提:p ⌝∧q → r ,p ,q → s ,⌝s;结论:r . 证明:①⌝s前提引入 ②q → s前提引入 ③⌝q①②拒取 ④p前提引入 ⑤p ⌝∧q③④合取 ⑥p ⌝∧q → r前提引入 ⑦r ⑤⑥假言推理3.18.在自然推理系统P 中构造下面推理的证明. <1>如果今天是星期六,我们就要到颐和园或圆明园去玩.如果颐和园游人太多,我们就不去颐和园玩.今天是星期六. 颐和园游人太多.所以我们去圆明园玩.<2>如果小王是理科学生,他的数学成绩一定很好.如果小王不是文科生,他必是理科生.小王的数学成绩不好.所以小王是文科学生.<3>明天是晴天, 或是雨天；若明天是晴天,我就去看电影；若我看电影,我就不看书.所以,如果我看书,则明天是雨天.<1>令p : 今天是星期六;q :我们要到颐和园玩;r :我们要到圆明园玩;s :颐和园游人太多.前提:p → <q ∨r >,s → ⌝q ,p ,s.结论:r .前提引入前提引入 p p →q ∨rq ∨r s s → ⌝q ⌝q r ④⑤假言推理 <1>的证明树③⑥析取三段论① p →r前提引入 ② ⌝r前提引入 ③ ⌝p ①②拒取式 ④ ⌝q →p 前提引入 ⑤ q③④拒取式 <2>令p : 小王是理科生,q :小王是文科生,r :小王的数学成绩很好.前提:p →r ,⌝q →p ,⌝r结论:q证明:⌝q p →q ⌝p ⌝r →p <2> 的证明树 r <3>令p : 明天是晴天,q :明天是雨天,r :我看电影,s :我看书. 前提: p ∨q ,p →r ,r →⌝s 结论: s →q证明:① ② sr →⌝s附加前提引入 前提引入 ③ ⌝r①②拒取式 ④ p →r前提引入 ⑤ ⌝p③④拒取式 ⑥ p ∨q前提引入 ⑦ q ⑤⑥析取三段论习题四4.1.将下面命题用0元谓词符号化:<1>小王学过英语和法语. <2>除非李建是东北人,否则他一定怕冷.<1>令F<x>: x学过英语;F<x>: x学过法语; a:小王.符号化为F<a>∧F<b>.或进一步细分,令L<x,y>: x学过y;a:小王; b1: 英语;b2:法语.则符号化为L<a,b1>∧L<a,b2>.<2>令F<x>: x是东北人;G<x>: x怕冷; a:李建.符号化为⌝F<a>→G<a>或⌝G<a>→F<a>.或进一步细分,令H<x,y>: x是y 地方人;G<x>:x 怕冷;a:小王;b: 东北. 则符号化为⌝H<a,b>→G<a>或⌝G<a>→ H<a,b>.4.2.在一阶逻辑中将下面命题符号化,并分别讨论个体域限制为<a>,<b>时命题的真值:<1>凡有理数都能被2整除.<2>有的有理数能被2整除. 其中<a>个体域为有理数集合,<b>个体域为实数集合.<1><a>中, ∀xF<x>,其中,F<x>: x能被2整除, 真值为0.<b>中, ∀x<G<x> ∧F<x>>,其中, G<x>:x为有理数,F<x>同<a>中,真值为0.<2><a>中, ∃xF<x>,其中,F<x>: x能被2整除, 真值为1.<b>中, ∃x<G<x> ∧F<x>>, 其中,F<x>同<a>中,G<x>:x为有理数,真值为1.4.3.在一阶逻辑中将下面命题符号化,并分别讨论个体域限制为<a>,<b>时命题的真值:<1>对于任意的x,均有x2-2=<x+2><x- 2>.<2>存在x, 使得x+5=9.其中<a>个体域为自然数集合,<b>个体域为实数集合.<1><a>中,∀x<x2-2=<x+2><x- 2>>,真值为1.<b>中, ∀x<F<x>→ <x2-2=<x+2><x- 2>>>>, 其中,F<x>:x为实数,真值为1.<2><a>中,∃x<x+5=9>,真值为1.<b>中, ∃x<F<x> ∧ <x+5=9>>,其中,F<x>: x为实数,真值为1.4.4.在一阶逻辑中将下列命题符号化:<1>没有不能表示成分数的有理数. <2>在北京卖菜的人不全是外地人.<3>乌鸦都是黑色的. <4>有的人天天锻炼身体.没指定个体域, 因而使用全总个体域.<1>⌝∃x<F<x>∧⌝G<x>>或∀x<F<x>→G<x>>,其中,F<x>:x为有理数,G<x>:x能表示成分数.<2>⌝∀x<F<x>→G<x>>或∃x<F<x>∧⌝G<x>>,其中,F<x>:x在北京卖菜,G<x>:x是外地人.<3>∀x<F<x> →G<x>>,其中,F<x>: x是乌鸦,G<x>: x是黑色的.<4>∃x<F<x> ∧G<x>>,其中,F<x>:x是人,G<x>:x天天锻炼身体.4.5.在一阶逻辑中将下列命题符号化:<1>火车都比轮船快. <2>有的火车比有的汽车快. <3>不存在比所有火车都快的汽车. <4>"凡是汽车就比火车慢"是不对的.因为没指明个体域,因而使用全总个体域<1>∀x∀y<F<x> ∧G<y>→H<x,y>>,其中,F<x>: x是火车,G<y>:y是轮船,H<x,y>:x比y快.<2>∃x∃y<F<x> ∧G<y>∧H<x,y>>, 其中, F<x>:x是火车,G<y>:y是汽车,H<x,y>:x比y快.<3>⌝∃x<F<x>∧∀y<G<y>→H<x,y>>>或∀x<F<x>→∃y<G<y>∧⌝H<x,y>>>,其中,F<x>:x是汽车,G<y>:y是火车,H<x,y>:x比y快.<4>⌝∀x∀y<F<x>∧G<y>→H<x,y>>或∃x∃y<F<x>∧G<y>∧⌝H<x,y>>,其中,F<x>:x是汽车,G<y>:y是火车,H<x,y>:x比y慢. 4.6.略4.7.将下列各公式翻译成自然语言,个体域为整数集®,并判断各命题的真假.<1>∀x∀y∃z<x- y=z>;<2>∀x∃y<x⋅y =1>.<1>可选的翻译:①"任意两个整数的差是整数."②"对于任意两个整数,都存在第三个整数,它等于这两个整数相减."③"对于任意整数x和y,都存在整数z,使得x- y=z."选③,直接翻译,无需数理逻辑以外的知识.以下翻译意思相同, 都是错的:"有个整数,它是任意两个整数的差.""存在一个整数,对于任意两个整数,第一个整数都等于这两个整数相减."❶ "存在整数z,使得对于任意整数x 和y,都有x- y= z."这3个句子都可以符号化为∃z∀x∀y<x- y=z>.0量词顺序不可随意调换.<2>可选的翻译:①"每个整数都有一个倒数."②"对于每个整数,都能找到另一个整数,它们相乘结果是零."③"对于任意整数x,都存在整数y, 使得x⋅y =z."选③,是直接翻译,无需数理逻辑以外的知识.4.8.指出下列公式中的指导变元, 量词的辖域,各个体变项的自由出现和约束出现:<3>∀x∃y<F<x,y>∧ G<y,z>> ∨ ∃xH<x,y, z>∀x∃y<F<x,y>∧ G<y,z>>∨ ∃x H<x,y,z>前件∀x∃y<F<x,y>∧G<y,z>>中,∀ 的指导变元是x, ∀ 的辖域是∃y<F<x,y>∧G<y,z>>;∃ 的指导变元是y, ∃ 的辖域是<F<x,y>∧G<y,z>>.后件∃xH<x,y,z>中, ∃ 的指导变元是x, ∃ 的辖域是H<x,y,z>.整个公式中, x约束出现两次, y约束出现两次,自由出现一次;z 自由出现两次.4.9.给定解释I如下:<a>个体域D I为实数集合\.<b>D I中特定元素↓a=0.<c>特定函数↓f<x,y>=x-y,x,y∈D I.<d>特定谓词↓F<x,y>:x=y,↓G<x,y>:x<y,x,y∈D I.说明下列公式在I下的含义,并指出各公式的真值:<1>∀x∀y<G<x,y>→⌝F<x,y>><2> ∀x∀y<F<f<x,y>,a>→G<x,y>><3>∀x∀y<G<x,y>→⌝F<f<x,y>,a>><4> ∀x∀y<G<f<x,y>,a> →F<x,y>><1>∀x∀y<x<y→x≠y>,真值为1.<2>∀x∀y<<x-y=0> →x<y>, 真值为0.<3>∀x∀y<<x<y>→ <x-y≠0>>,真值为1.<4>∀x∀y<<x-y<0> → <x=y>>,真值为0.4.10.给定解释I如下:<a>个体域D=Æ<Æ为自然数>.<b>D中特定元素↓a=2.<c>D上函数↓f<x,y>=x+y,↓g<x,y>=x·y.<d>D上谓词↓F<x,y>:x=y.说明下列公式在I下的含义,并指出各公式的真值:<1> ∀xF<g<x,a>,x><2> ∀x∀y<F<f<x,a>,y> →F<f<y,a>,x>><3> ∀x∀y∃z<F<f<x,y>,z><4> ∃xF<f<x,x>,g<x,x>><1>∀x<x·2=x>,真值为0.<2>∀x∀y<<x+2=y> → <y+2=x>>,真值为0.<3>∀x∀y∃z<x+y=z>,真值为1.<4>∃x<x+x=x·x>,真值为1.4.11.判断下列各式的类型:<1> F<x,y> → <G<x,y>→ F<x,y>>.<3> ∀x∃yF<x,y>→ ∃x∀yF<x,y>.<5> ∀x∀y<F<x,y>→ F<y,x>>.<1> 是命题重言式p → <q → p>的代换实例,所以是永真式.<3> 在某些解释下为假<举例>, 在某些解释下为真<举例>, 所以是非永真式的可满足式.<5> 同<3>.4.12.P69 12. 设I 为一个任意的解释,在解释I 下,下面哪些公式一定是命题?<1> ∀xF<x,y>→ ∃yG<x,y>.<2> ∀x<F<x> → G<x>>∧ ∃y<F< y>∧ H< y>>.<3> ∀x<∀yF<x,y>→ ∃yG<x,y>>.<4> ∀x<F<x> ∧ G<x>> ∧ H< y>.<2>, <3>一定是命题,因为它们是闭式.4.13.略4.14.证明下面公式既不是永真式也不是矛盾式:<1> ∀x<F<x> →∃y<G<y> ∧H<x,y>>><2> ∀x∀y<F<x> ∧G<y>→H<x,y>><1> 取个体域为全总个体域.解释I1: F<x>:x为有理数,G<y>: y为整数,H<x,y>: x<y在I1下: ∀x<F<x>→∃y<G<y> ∧H<x,y>>>为真命题,所以该公式不是矛盾式.解释I2:F<x>,G<y>同I1,H<x,y>: y整除x.在I2下: ∀x<F<x>→∃y<G<y> ∧H<x,y>>>为假命题,所以该公式不是永真式.<2> 请读者给出不同解释,使其分别为成真和成假的命题即可.4.15.<1>给出一个非闭式的永真式.<2> 给出一个非闭式的永假式.<3> 给出一个非闭式的可满足式,但不是永真式.<1>F<x>∨ ⌝F<x>.<2>F<x>∧ ⌝F<x>.<3> ∀x<F<x,y>→ F<y,x>>.习题五5.1.略5.2.设个体域D={a,b,c}, 消去下列各式的量词:<1> ∀x∃y<F<x> ∧G<y>><2> ∀x∀y<F<x> ∨G<y>><3> ∀xF<x> →∀yG<y><4> ∀x<F<x,y>→∃yG<y>><1> ∀x∃y<F<x> ∧G<y>>⇔∀xF<x> ∧∃yG<y>⇔ <F<a>∧F<b>> ∧F<c>> ∧ <G<a>∨G<b>∨G<c>><2> ∀x∀y<F<x> ∨G<y>>⇔∀xF<x> ∨∀yG<y>⇔ <F<a>∧F<b> ∧F<c>>∨ <G<a> ∧G<b>∧G<c>><3> ∀xF<x> →∀yG<y>⇔ <F<a>∧F<b> ∧F<c>>→ <G<a>∧G<b>∧G<c>><4> ∀x<F<x,y>→∃yG<y>>⇔∃xF<x,y> →∃yG<y>⇔ <F<a,y> ∨F<b,y> ∨F<c,y>>→ <G<a>∨G<b> ∨G<c>>5.3.设个体域D={1,2},请给出两种不同的解释I1和I2,使得下面公式在I1下都是真命题,而在I2下都是假命题.<1> ∀x<F<x> →G<x>><2> ∃x<F<x> ∧G<x>><1>I1:F<x>:x≤2,G<x>:x≤3F<1>,F<2>,G<1>,G<2>均为真,所以∀x<F<x>→G<x>>⇔ <F<1> →G<1>∧ <F<2>→G<2>>为真.I2: F<x>同I1,G<x>:x≤0则F<1>,F<2>均为真,而G<1>,G<2>均为假,∀x<F<x>→G<x>>为假.<2>留给读者自己做.5.4.略5.5.给定解释I如下:<a>个体域D={3,4}.<b>↓f<x>为↓f<3>=4,↓f<4>=3.<c>↓F<x,y>为↓F<3,3>=↓F<4,4>=0,↓F<3,4>=↓F<4,3>=1.试求下列公式在I下的真值:(1)∀x∃yF<x,y>(2)∃x∀yF<x,y><3> ∀x∀y<F<x,y>→F<f<x>,f<y>>>(1)∀x∃yF<x,y>⇔ <F<3,3> ∨F<3,4>> ∧ <F<4,3> ∨F<4,4>>⇔ <0∨1> ∧ <1∨0>⇔1(2)∃x∀yF<x,y>⇔ <F<3,3> ∧F<3,4>> ∨ <F<4,3> ∧F<4,4>>⇔ <0∧1> ∨ <1∧0>⇔0<3> ∀x∀y<F<x,y>→F<f<x>,f<y>>>⇔ <F<3,3>→F<f<3>,f<3>>>∧ <F<4,3> →F<f<4>,f<3>>>∧ <F<3,4> →F<f<3>,f<4>>>∧ <F<4,4> →F<f<4>,f<4>>>⇔ <0→0> ∧ <1→1>∧ <1→1> ∧ <0→0>⇔15.6.略5.7.略5.8.在一阶逻辑中将下列命题符号化,要求用两种不同的等值形式.<1> 没有小于负数的正数.<2> 相等的两个角未必都是对顶角.<1>令F<x>:x小于负数,G<x>:x是正数.符合化为:∃⌝x<<F<x>∧ G<x>>⇔ ∀x<G<x>→ ⌝G<x>>.<2>令F<x>:x是角,H<x,y>:x和y 是相等的, L<x,y>:x与y是对顶角.符合化为:⌝∀x∀y<F<x>∧ F<y>∧ H<x,y>→ L<x,y>>⇔ ∃x∃y<F<x>∧ F<y>∧ H<x,y>∧ ⌝L<x,y>>⇔ ∃x<F<x>∧ <∃y<F<y>∧ H<x,y>∧ ⌝L<x,y>>>.5.9.略5.10.略5.11.略5.12.求下列各式的前束范式.<1>∀xF<x> → ∀yG<x,y>;<3>∀xF<x,y>↔ ∃xG<x, y>;<5>∃x1F<x1,x2>→ <F<x1>→ ∃⌝x2G<x1,x2>>.前束范式不是唯一的.<1> ∀xF<x> → ∀yG<x,y>⇔ ∃x<F<x> → ∀yG<x,y>>⇔ ∃x∀y<F<x>→ G<x,y>>.<3> ∀xF<x,y>↔ ∃xG<x,y>⇔ <∀xF<x,y>→ ∃xG<x,y>>∧ <∃xG<x,y> → ∀xF<x,y>>⇔ <∀x1F<x1,y>→ ∃x2G<x2,y>>∧ <∃x3G<x3,y>→ ∀x4F<x4,y>>⇔ ∃x1∃x2<F<x1,y> → G<x2,y>>∧ ∀x3∀x4<G<x3,y>→ F<x4,y>>⇔ ∃x1∃x2∀x3∀x4<<F<x1,y>→ G<x2,y>>∧ <G<x3,y>→ F<x4,y>>>.5.13.将下列命题符号化,要求符号化的公式全为前束范式:<1> 有的汽车比有的火车跑得快.<2> 有的火车比所有的汽车跑得快.<3> 说所有的火车比所有的汽车跑得快是不对的.<4> 说有的飞机比有的汽车慢是不对的.<1>令F<x>:x是汽车,G< y>:y是火车,H<x,y>:x 比y跑得快.∃x<F<x> ∧ ∃y<G< y>∧ H<x,y>>⇔ ∃x∃y<F<x> ∧ G<y>∧ H<x,y>>.<2>令F<x>: x是火车,G<y>:y是汽车,H<x,y>:x 比y跑得快.∃x<F<x> ∧ ∀y<G< y> → H<x,y>>>⇔ ∃x∀y<F<x> ∧ <G<y> → H<x,y>>>.0错误的答案:∃x∀y<F<x>∧ G<y>→ H<x,y>>.<3>令F<x>: x是火车,G<y>:y是汽车,H<x,y>:x 比y跑得快.⌝∀x<F<x>→ ∀y<G<y>→ H<x,y>>>⇔ ⌝∀x∀y<F<x>→ <G<y>→ H<x,y>>>⇔ ⌝∀x∀y<F<x>∧ G<y>→ H<x,y>> <不是前束范式>⇔ ∃x∃y<F<x> ∧ G<y>∧ H<x,y>>.<4>令F<x>: x是飞机,G<y>:y是汽车,H<x,y>:x 比y跑得慢.⌝ ∃x<F<x>∧ ∃y<G<y>∧ H<x,y>>>⇔ ⌝ ∃x∃y<F<x>∧ G<y>∧ H<x,y>><不是前束范式>⇔ ∀x∀y⌝ <F<x>∧ G<y>∧ H<x,y>>⇔ ∀x∀y<F<x>∧ G<y>→ ⌝H<x,y>>.5.14.略5.15.在自然推理系统F中构造下面推理的证明:<1>前提: ∃xF<x> → ∀y<<F<y>∨ G<y>>→ R<y>>,∃xF<x>结论:∃xR<x>.<2>前提:∀x<F<x>→ <G<a> ∧R<x>>>,∃xF<x>结论:∃x<F<x> ∧R<x>><3>前提:∀x<F<x>∨G<x>>,⌝∃xG<x>结论:∃xF<x><4>前提:∀x<F<x>∨G<x>>,∀x<⌝G<x>∨⌝R<x>>,∀xR<x>结论:∀xF<x>①∃xF<x> → ∀y<<F<y> ∨ G<y>>→ R<y>> 前提引入②∃xF<x> 前提引入③∀y<<F<y> ∨ G<y>> → R<y>> ①②假言推理④<F<c>∨ G<c>>→ R<c> ③UI⑤F<c> ①EI⑥F<c>∨ G<c> ⑤附加⑦⑧R<c>∃xR<x>④⑥假言推理⑦EG<2>证明:①∃xF<x> 前提引入②F<c >①EI③∀x<F<x>→ <G<a>∧ <R<x>>> 前提引入④F<c> → <G<a>∧R<c>>④UI⑤G<a>∧R<c> ②④假言推理⑥R<c> ⑤化简⑦F<c>∧R<c> ②⑥合取⑧∃x<F<x>∧R<x>>⑥E G<3>证明:①⌝∃xG<x> 前提引入②∀x⌝G<x> ①置换③⌝G<c>②UI④∀x<F<x>∨G<x> 前提引入⑤F<c>∨G<c>④UI⑥F<c> ③⑤析取三段论⑦∃xF<x>⑥E G<4>证明:①∀x<F<x>∨G<x>> 前提引入②F<y>∨G<y>①UI③∀x<⌝G<x>∨⌝R<x>> 前提引入④⌝G<y>∨⌝R<y>③UI⑤∀xR<x> 前提引入⑥R<y >⑤UI⑦⌝G<y> ④⑥析取三段论⑧F<y> ②⑦析取三段论⑥∀xF<x> U G5.16.略。
离散数学---群环域格
11.1 格的定义与性质
定义11.1 设<S, ≼>是偏序集，如果x,yS，{x,y}都有最小上 界和最大下界，则称S关于偏序≼作成一个格. 求{x,y} 最小上界和最大下界看成 x 与 y 的二元运算∨和∧， 例1 设n是正整数，Sn是n的正因子的集合. D为整除关系，则 偏序集<Sn,D>构成格. x,y∈Sn，x∨y是lcm(x,y)，即x与y的 最小公倍数. x∧y是gcd(x,y)，即x与y的最大公约数.
11
实例
例2 判断下列偏序集是否构成格，并说明理由. (1) <P(B), >，其中P(B)是集合B的幂集. (2) <Z, ≤>，其中Z是整数集，≤为小于或等于关系. (3) 偏序集的哈斯图分别在下图给出.
(1) 幂集格. x,y∈P(B)，x∨y就是x∪y，x∧y就是x∩y. (2) 是格. x,y∈Z，x∨y = max(x,y)，x∧y = min(x,y)， 图2 (3) 都不是格. 可以找到两个结点缺少最大下界或最小上界12
14
实例
定义11.10 如果一个格是有补分配格, 则称它为布尔格或布 尔代数. 布尔代数标记为<B,∧,∨,, 0, 1>, 为求补运算. 例9 设B为任意集合, 证明B的幂集格<P(B), ∩,∪, ~, , B> 构成布尔代数, 称为集合代数.
证 (1) P(B)关于∩和∪构成格, 因为∩和∪运算满足交换律, 结合律和吸收律. (2) 由于∩和∪互相可分配, 因此P(B)是分配格. (3) 全下界是空集, 全上界是B. (4) 根据绝对补的定义, 取全集为B, x∈P(B), ~x是x的补元. 从而证明P(B)是有补分配格, 即布尔代数.
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第十章格和布尔代数习题10.1 1．解 ⑴不是，因为L 中的元素对{2,3}没有最小上界；⑵是，因为L=｛1,2,3,4,6,9,12,18,36｝任何一对元素a ,b ，都有最小上界和最大下界；⑶是，与⑵同理；⑷不是，因为L 中的元素对{6,7}没有最小上界不存在最小上界。
2．证明 ⑴因为，a ≤b,所以，a ∨b=b ；又因为，b ≤c,所以，b ∧c=b 。
故a ∨b=b ∧c ；⑵因为，a ≤b ≤c,所以，a ∧b=a,b ∧c=b,而a ∨b=b ，因此，(a ∧b )∨(b ∧c )=b ；又a ∨b=b,b ∨c=c,而b ∧c=b, 因此，(a ∨b )∧(b ∨c )=b 。
即(a ∧b)∨(b ∧c)=(a ∨b)∧(b ∨c)。
习题10.21．解 由图1知：＜S 1,≤＞不是＜L,≤＞的子格，这是因为，e ∨f=g ∉S 1;＜S 2,≤＞不是＜L,≤＞的子格， ∵e ∧f=c ∉S 2;＜S 3,≤＞是＜L,≤＞的子格.2．解 S 24的包含5个元素的子格有如下的8个：S 1={1,3,6,12,24}, S 2={1,2,6,12,24}, S 3={1,2,4,12,24}, S 4={1,2,4,8,24},S 5={1,2,3,6,12}, S 6={1,2,4,6,12}, S 7={2,4,6,12,24}, S 7={2,4,8,12,24}.3．证明 因为，一条线上的任何两个元素都有（偏序）关系，所以，都有最大下界和最小上界，故它是格，又因为它是<L ，∨,∧>的子集，即是<L ，∨,∧>的子代数，故是子格。
4．证明 由(10-4)有，a ∧b ≤a ,由已知a ≤c ,由偏序关系的传递性有，a ∧b ≤c ；同理 a ∧b ≤d 。
由(10-5)和以上两式有，a ∧b ≤c ∧d .5．证明 因为由(10-4)有，a ∧b ≤a ，因此，(a ∧b )∨(c ∧d )≤a ∨(c ∧d ) ①由分配不等式有，a ∨(c ∧d )≤(a ∨c )∧(a ∨d ) ②再由由(10-4)有，(a ∨c )∧(a ∨d ) ≤a ∨c ③由偏序关系的传递性和①②③则有，(a ∧b )∨(c ∧d )≤a ∨c同理 (a ∧b )∨(c ∧d )≤b ∨d因此有， (a ∧b )∨(c ∧d )≤(a ∨c ) ∧(b ∨d )。
习题10.31．解 ⑴ 是，全上界是24，全下界是1；⑵1的补元是24；3的补元是8；8的补元是3，4、6没有补元。
图1图22．解 图3是两个格的哈斯图，其中图⑴是有补格但不是分配格的例子；图⑵是分配格但不是有补格的例子。
3．证明 先证充分性。
由已知条件知，对于任何的a ,b ,c ∈L ,有(a ∨b )∧c ≤a ∨(b ∧c )，因此和等幂律、交换律可得，(a ∨b )∧c=((b ∨a )∧c)∧c≤(b ∨(a ∧c))∧c=((a ∧c)∨b)∧c≤(a ∧c)∨(b ∧c) ①又因为，(a ∧c)≤(a ∨b)∧c 且(b ∧c)≤(a ∨b)∧c ，所以， (a ∧c)∨(b ∧c)≤(a ∨b)∧c ②由①②可得， (a ∧c)∨(b ∧c)=(a ∨b)∧c再由交换律得到， c ∧(a ∨b)=(c ∧a)∨(c ∧b) ③由此式容易证明c ∨(a ∧b)=(c ∨a)∧(c ∨b) ④由③④可知它是分配格。
再证必要性。
因为<L ,≤>是分配格，则(a ∨b )∧c =(a ∧c )∨(b ∧c )≤a ∨(b ∧c )。
4．证明 因为，∧∧=∨∧∧b a b a b a ()()(000)()=∨=∧∧∨b b a a ；同理有，)()()(b a a b a b a ∨∨=∨∨∧111)(=∨=∨∧∧b a b ；又因为补元素是唯一的，故b a b a ∨=∧)(成立。
习题10.41．解 是布尔代数，因为<A ，≤>是有补分配格。
2．证明 因为，<B ，-,∨,∧>是布尔代数，所以，运算-，∨,∧在B 上都是封闭的，因此，由运算 的定义可知，运算 在B 上也是封闭的。
又运算∨,∧都满足交换律。
因此，对于任意的a,b B,)()(b a b a b a ∧∨∧=⊕=))(())((b b a a b a ∨∧∧∨∧=)()()()(b a b a b a a b ∨∧∨=∨∧∨由其对称性可知 满足交换律。
下面证明运算 满足结合律，对于任意的a,b,c B 由上式则有c b a b a c b a ⊕∨∧∨=⊕⊕)]()[()())()(())]()([(c b a b a c b a b a ∨∨∧∨∧∨∨∧∨=])()[()()(c b a b a c b a c b a ∨∧∨∧∧∨∨∧∨∨=)()()()(c b a c b a c b a c b a ∨∨∧∨∨∧∨∨∧∨∨=同理可得)(c b a ⊕⊕)()()()(c b a c b a c b a c b a ∨∨∧∨∨∧∨∨∧∨∨=即，=⊕⊕c b a )()(c b a ⊕⊕，亦即 满足结合律。
下面再证0是关于 的单位元。
事实上对于任意的a B ，a a a a a =∨∧=∧∨∧=⊕0)1()0()0(0。
最后证明任意的a B 关于运算 都可逆，且其逆元就是a 自身，事实上000)()(=∨=∧∨∧=⊕a a a a a a综上所述，>⊕<,B 是交换群。
复习题十1．证明 显然，a ,b ∈B ，所以，B 非空。
对于任意的x , y ∈B ，则a ≤x ≤b , a ≤ y ≤b ，由格的保序性和等幂律则有，a ≤x ∨y ≤b , a ≤x ∧y ≤b即集合B 对于运算∨和∧是封闭的。
因此，<B ，≤>是<L ,≤>的子格。
而子格也是格，故<B ，≤>也是一个格。
2．证明 因为，<L ,∨,∧>是一个格，由格的分配不等式则得（(a ∧b ）∨(a ∧c)）∧((a ∧b)∨(b ∧c))≥(a ∧b)∨(a ∧b ∧c)=a ∧b ①（a ∧b ）∨(a ∧c)≤a ∧(b ∨c) ②（a ∧b ）∨(b ∧c)≤b ∧(a ∨c) ③由②③和格的保序性可得，((a ∧b)∨(a ∧c))∧((a ∧b)∨(b ∧c))≤(a ∧(b ∨c))∧(b ∧(a ∨c)=a ∧b ∧(b ∨c)∧(a ∨c)=a ∧b ④由①④和反对称性则有，((a ∧b )∨(a ∧c ))∧((a ∧b )∨(b ∧c ))= a ∧b 。
3．证明 因为<L ,≤>是格，对任意a ,b ,c ∈L ,(a ∧b )∨(b ∧c )∨(c ∧a ) ≤ [((a ∧b )∨b )∧((a ∧b )∨c )]∨(c ∧a )=[b ∧((a ∧b )∨c )]∨(c ∧a ) ≤[b ∧(a ∨c )∧(b ∨c )]∨(c ∧a )=[b ∧(a ∨c )]∨(c ∧a ) ≤(b ∨(c ∧a ))∧((a ∨c )∨(c ∧a ))=(b ∨(c ∧a ))∧(a ∨c ) ≤ (b ∨c )∧(b ∨a )∧(a ∨c )= (a ∨b )∧(b ∨c )∧(c ∨a )。
4．证明 因为有限格都是有界格，而有界格必存在最大元素和最小元素，故有限格一定有最大元素和最小元素。
5．证明 因为，a ≤b,所以，a ∨b=b ；因此有，a ∨(b ∧c)≤(a ∨b)∧(a ∨c)=b ∧(a ∨c)。
6．证明 因为，h 将运算∨传送到运算∪，将运算“-”传送到运算“＇”，所以，对于任意的x ,x 1,x 2∈B 1有：h (x 1∨x 2)=h (x 1)∪h (x 2) ①))(()('=x h x h ②所以，对于任意的a ,b ∈B 1,而)(b b a ∨=∧，因此有：))()(())(())(()('⋃='∨=∨=∧b h a h b a h b a h b a h)()()))(())(((b h a h b h a h ⋂=''⋃'=。
即h 将运算∧传送到运算∩。
7．证明 由习题10.4第2题可知<B ,⊕>是一个交换群。
由于，在布尔代数<B ，-,∨,∧>中∧是可结合的且是可交换的，由*运算的定义可知，*是可结合的且是可交换的。
由*运算的定义可知可进一步看出，关于*运算的单位元是布尔代数<B ，-,∨,∧>的全上界1。
事实上，对于任意的a B,有a a a =∧=*11因此，要证明<B ,⊕, *>是一个含幺交换环，只需证明*对⊕满足分配律。
事实上，对于任意的a,b,c B,)()()]()[()(c b a c b a c b c b a c b a ∧∧∨∧∧=∧∨∧∧=⊕*)()()()(c a b a c a b a ∧⊕∧=*⊕*))()(())()((c a b a c a b a ∧∧∧∨∧∧∧=))()(())()((c a b a c a b a ∧∧∨∨∨∧∧=)()()()(c b a c a a c b a a b a ∧∧∨∧∧∨∧∧∨∧∧=)()(c b a c b a ∧∧∨∧∧=即 =⊕*)(c b a )()(c a b a *⊕*综上所述，<B ,⊕, *>是一个含幺交换环。