Теория множеств
Математическая логика
Высказывания и операции над ними
Отрицание. Логическая связка «не»
Отрицание. Логическая связка «не»
Конъюнкция. Логическое умножение
Конъюнкция. Логическое умножение
Дизъюнкция. Логическое сложение
Дизъюнкция. Логическое сложение
Импликация. Логическое следование
Импликация. Логическое следование
Эквиваленция. Логическое тождество
Эквиваленция. Логическое тождество
Неравнозначность. Исключающее «или»
Неравнозначность. Исключающее «или»
Логические операции
Формулы алгебры высказываний
Формулы алгебры высказываний
Формулы алгебры высказываний
Представить сложное высказывание логической формулой. «Если допоздна работаешь с компьютером и при этом пьешь много кофе, то
Составьте таблицу истинности логического выражения
Составьте таблицу истинности логического выражения
Составьте таблицу истинности логического выражения
Комбинаторика
Комбинаторика
Основные понятия
Сложение
Умножение
Перестановка
Перестановка без повторяющихся элементов
Перестановка без повторяющихся элементов
Перестановка с повторяющимися элементами
Сочетание
Сочетание без повторяющихся элементов
Сочетание с повторяющимися элементами
Размещение
Размещение без повторяющихся элементов
Размещение с повторяющимися элементами
Задача 1. Из 10 программистов нужно отобрать 4 для участия в проекте. Сколькими способами это можно сделать?
Задача 2. В группе 30 студентов. Сколькими способами могут быть выбраны староста и представитель студенческого актива, если
Задача 3. В кондитерской имеется 3 вида пирожных. Сколькими способами можно купить 9 пирожных?
Задача 4. Сколько различных слов можно составить из букв слова «дед»?
Задача 5. Телефонные номера одной фирмы состоят только из цифр 2, 3, 5, 7. Сколько всего может быть телефонных номеров, если
Задача 6. На кафедре защищаются дипломники Антон, Вадим, Катя и Лиза. Причём Вадим и Антон имеют комплексную тему и Антон не
2.02M
Category: mathematicsmathematics

теория множеств

1.

Элементы комбинаторики,
теории множеств и
математической логики

2. Теория множеств

Раздел математики, в котором изучаются общие
свойства множеств — совокупностей элементов
произвольной природы, обладающих каким-либо общим
свойством. Создана во второй половине XIX
века Георгом Кантором.
Привнесла в математику новое понимание
природы бесконечности, была обнаружена глубокая связь
теории с формальной логикой, однако уже в конце XIX —
начале XX века теория столкнулась со значительными
сложностями в виде возникающих парадоксов, поэтому
изначальная форма теории известна как наивная теория
множеств.

3. Математическая логика

Раздел математики, который изучает вопросы
применения математических методов для
решения логических схем, которые лежат в
основе построения компьютера.
Суждения в математической логике называют
высказываниями или логическими выражениями.

4. Высказывания и операции над ними

Логическими высказываниями являются утвердительные
предложения, о которых можно судить, истинны они или
ложны. Причем они не могут быть истинными и ложными
одновременно. Логика высказываний рассматривает эти
предложения не с точки зрения их смысла, содержания,
а только с точки зрения их истинности или ложности.
Для понятия «высказывание» иногда используют термин
«пропозиция», а говоря «пропозициональный»,
подразумевают относящийся к логике высказываний.

5.

Классический пример утверждения, НЕ
являющегося высказыванием, таков:
Всё, что написано в этой рамке, есть ложь.

6.

Действительно, попытка определить
истинностное значение этого «высказывания»
приводит к противоречию: если то, что
написано, истинно, то это противоречит
смыслу слов в рамке. То же противоречие
возникает, если предположить, что оно ложно.
Вопросительные, повелительные и
бессмысленные предложения не являются
логическими высказываниями. Говорят, что
если предложение истинно, то его значение
истинности равно 1, если ложно — то 0.

7. Отрицание. Логическая связка «не»

Отрицанием (инверсией) высказывания A называется
высказывание, которое истинно, если высказывание A
ഥ или
ложно, и ложно, когда A истинно. Записывается: А
¬A. Читается: «не A» («не верно, что A»).
Операция меняет значение выражения (истинное значение
становится ложным, а ложное значение — истинным).
Отметим, что отрицание является логической операцией,
выполняемой над одним аргументом.

8. Отрицание. Логическая связка «не»

Эта логическая связка может быть
проиллюстрирована следующей таблицей (таблицей
истинности):

9. Конъюнкция. Логическое умножение

Конъюнкция двух высказываний A и B — это
сложное логическое высказывание, которое
истинно только в случае истинности всех
составляющих высказываний, в противном
случае оно ложно. Обозначения: A & B, A ^ B.
Читается: «A и B».

10. Конъюнкция. Логическое умножение

Эта логическая связка может быть также
проиллюстрирована таблицей истинности, в которой
показаны значения истинности сложного высказывания в
зависимости от значений истинности составляющих его
простых высказываний A и B.

11. Дизъюнкция. Логическое сложение

Дизъюнкция двух высказываний A и B — это сложное
логическое высказывание, которое ложно только в
случае ложности всех составляющих высказываний,
в противном случае оно истинно. Таким образом,
это высказывание считается истинным, когда
истинно хотя бы одно из составляющих
высказываний. Обозначается: A ∨ B. Иногда
встречается обозначение A + B. Читается: « A или
B».

12. Дизъюнкция. Логическое сложение

Дизъюнкция иллюстрируется следующей таблицей
истинности:

13. Импликация. Логическое следование

В математических доказательствах часто пользуются
сложными высказываниями, образованными с помощью слов
«если…, то…». Здесь высказывание, расположенное после
слова «если», называется основанием или посылкой, а
высказывание, расположенное после слова «то»,
называется следствием или заключением. Импликацией
двух высказываний A и B называется высказывание,
обозначаемое символом A → B, которое ложно тогда и
только тогда, когда A истинно, а B ложно. Иногда
встречается обозначение A ⊃ B . Читается: «если A, то
B» («из A следует B»).

14. Импликация. Логическое следование

Импликация проиллюстрирована таблицей истинности:

15. Эквиваленция. Логическое тождество

Эквиваленцией (эквивалентностью,
равнозначностью) двух высказываний A и B
называется высказывание, обозначаемое
символом A ~ B (или A
B), которое истинно
когда истинностные значения высказываний A и
B совпадают, и ложно — в противном случае

16. Эквиваленция. Логическое тождество

Таблица истинности для эквивалентности имеет
вид:

17. Неравнозначность. Исключающее «или»

Неравнозначностью двух высказываний A и B
называется высказывание, истинное, когда
истинностные значения A и B не совпадают, и
ложное — в противном случае. Обозначается:
A ⊕ B. Читается: «либо A, либо B»
(понимается — в разделительном смысле).

18. Неравнозначность. Исключающее «или»

Таблица истинности для неравнозначности имеет
вид:

19. Логические операции

Итак, в математической логике для записи
сложных высказываний используются следующие
логические операции над простыми
высказываниями:

20. Формулы алгебры высказываний

Логическая формула определяется индуктивно по
следующей схеме:
1) Всякая пропозициональная переменная есть формула.
2) Если A — формула, то и ¬ A является формулой.
3) Если A и B — формулы, то выражения (A & B), (А∨В),
(А → В), (A ~ B), (А ⊕ В) также являются формулами.
4) Других формул, кроме построенных по правилам трех
предыдущих пунктов, нет.

21. Формулы алгебры высказываний

Определение формулы таково, что формулы насыщены
скобками и трудночитаемы, поэтому обычно принимают
соглашение об упрощении записи формул:
1) Наружные скобки в записи формул можно опускать.
2) Считается, что конъюнкция «сильнее» дизъюнкции, а
обе они «сильнее» неравнозначности, импликации и
эквиваленции. Отрицание «сильнее» всех других
операций. Поэтому часть скобок, определяющих порядок
действий, можно опускать.

22. Формулы алгебры высказываний

В первую очередь выполняются операции в скобках,
затем все остальные логические операции в порядке
старшинства. Порядок старшинства логических операций
следующий:

23. Представить сложное высказывание логической формулой. «Если допоздна работаешь с компьютером и при этом пьешь много кофе, то

утром просыпаешься в дурном
настроении или с головной болью».

24. Составьте таблицу истинности логического выражения

F = (A ∧ B) ∨ A

25. Составьте таблицу истинности логического выражения

ഥ ∨ (B ∨ С)
F = А

26. Составьте таблицу истинности логического выражения

27. Комбинаторика

Это раздел математики, который изучает, сколько
существует комбинаций между элементами множества.
Допустим, вы придумали пароль и хотите узнать,
насколько сложно его взломать. Пароль состоит из
восьми символов — цифр и букв латинского алфавита
разного регистра. Подключаем комбинаторику:
выясняется, что при этих вводных существует 218
триллионов разных комбинаций пароля.

28. Комбинаторика

Возможности комбинаторики широко
используются при построении алгоритмов в
науке о данных и в классическом
программировании. Поиск оптимального
маршрута в «Яндекс Картах», рекомендации
товаров в интернет-магазинах, расчёт цепочек
поставок — во всех этих алгоритмах
присутствует комбинаторика.

29. Основные понятия

1.
Множество — это набор элементов, которые мы перебираем.
Например, в случае с паролем это были цифры и буквы
латинского алфавита — всего 62 символа.
2.
Выбор — это действие, при котором мы из множества
достаём какие-то составляющие. Например, в случае с
паролем можно выбрать символы i, C, 5, K, x, k, 0, w.
3.
Расположение — это действие, при котором мы расставляем
выбранные элементы в определённом порядке. Например,
Cxi0kK5w или kxw0C5iK.
4.
Факториал — это математическая функция, с помощью
которой мы перемножаем все числа от 1 до какого-то
числа. Факториал обозначается восклицательным знаком.
Например, 5! = 1 * 2 * 3 * 4 * 5 = 120.

30.

В зависимости от условий
комбинаторной задачи применяются
разные формулы. Некоторые задачи
могут требовать только выбора,
некоторые — только расположения, а
некоторые — и выбора, и расположения.
В одних задачах компоненты множества
могут повторяться, в других — не
могут.

31. Сложение

Сложение используется тогда, когда мы выбираем
элемент из нескольких пересекающихся подмножеств.
Правило сложения:
Если элемент
English     Русский Rules