離散證明題集錦

2021-07-02 00:16:55 字數 4743 閱讀 5835

一.命題邏輯

例:給出┐(p∧q)(┐p∨┐q)的真值表

解:一般說來,n個命題變元組成的命題公式共有2n種真值指派。

● 定理1:任何兩個重言式的合取或析取,仍然是重言式。

證明:設a、b為兩個重言式,則a∧b和a∨b的真值分別等於t∧t和t∨t。

● 定理2:對乙個重言式的同一分量都用任何乙個命題公式置換,所得命題公式仍為乙個重言式。(即代入規則)

證明:由於重言式的真值與分量的真值指派無關,故對同一分量以任何乙個命題公式置換後,重言式的真值不變。

● 定理3:設a、b是兩個命題公式,ab當且僅當ab是乙個重言式。(前面已證)

證明:若ab,則對於a、b所包含的分量的任意指派,a、b均取相同的真值,即ab是乙個重言式;若ab是乙個重言式,即對於分量的任意指派,a、b均取相同的真值,即ab

● 定理1:設a1是命題公式a的子公式,若a1b1,則若將a中的a1用b1來替換,得到公式b ,則b與a等價,即ab.(替換規則)。

證明: 因為對變元的任一組指派, a1與b1真值相同,故以b1取代a1後,公式b與公式a相對於變元的任一指派的真值也必相同,所以ab。

● 證明下列命題公式(可以利用基本等價式)

q→(p∨(p∧q))q→p

(p∧q)∨(p∧┐q)p

(p→q)→(q∨r)p∨q∨r

p∧┐q∨qp∨q

解:1.原式q→(p∨p) ∧(p∨q) q→p∧(p∨q) q→p

2.原式 ((p∧q)∨p) ∧((p∧q) ∨┐q) (p∨p) ∧(p∨q) ∧(p∨┐q) ∧(q∨┐q) p∧(p∨q) ∧(p∨┐q) p∧pp

3.原式┐(┐p∨q)∨(q∨r) (p∧┐q) ∨(q∨r) (p∨q∨r) ∧(q∨┐q∨r) p∨q∨r(零率)

4.原式( p∧┐q)∨q(p∨q)∧(┐q∨q) p∨q(運算次序優先順序

例: 求證: (p →q) ∨ ┐ (p →q) 為永真式。

解:原式(┐p∨q)∨(p∧┐q)(┐p∨q∨p) ∧(┐p∨q∨┐q)t

例: 求證┐q∧(p→q)┐p

證法1:前件真推導後件真

證法2:後件假推導前件假

證法3:定義

定理:設p、q為任意兩個命題公式,pq的充分必要條件是pq且qp。

證明:若pq,則pq為重言式,即p→q和q→p是重言式;若有pq且qp,則p→q和q→p是重言式,即pq為重言式

例已知a是b的充分條件, b是c的必要條件,c是d的必要條件, d是b的必要條件, 問:

(1) a是d的什麼條件?

(2) b是d的什麼條件?

解已知ab, cb, dc, bd, 故有

(1) ab, bd, 所以 ad, 即 a是d的充分條件

(2) dc, cb, 所以 db, 又因為bd, 所以 bd, 即 b是d的充要條件。

定理:如果ab,則a* b*。

證明:設p1,p2,…,pn是出現在命題公式a、b中的原子變元,因為ab,即:a(p1,p2,…,pn)b(p1,p2,…,pn)是乙個重言式。故有:

a(┐p1,┐p2,…,┐pn)b(┐p1,┐p2,…,┐pn)是乙個重言式。即a(┐p1,┐p2,…,┐pn)b(┐p1,┐p2,…,┐pn)

┐a* ┐b* ,即a* b*

例判斷下面各推理是否正確.

(1)如果天氣涼快,小王就不去游泳.天氣涼快,所以小王沒去游泳.

(2)如果我上街,我一定去新華書店.我沒上街.所以我沒去新華書店.

解: 解上述型別的推理問題,應先將命題符號化,然後寫出前提、結論和推理的形式結構,最後進行判斷.

(1)p:天氣涼快; q:小王去游泳.

前提:p→q, p.

結論: q.

推理的形式結構為

p→q)∧p)→ q

判斷(*)是否為重言式.

①真值表法

真值表的最後一列全為1,因而(*)是重言式.所以推理正確.

②等價演演算法

p→ q)∧p)→ q 1.

③主析取正規化法

p→ q)∧p)→ q

m0∨m1∨m2∨m3

由②,③同樣能判斷推理正確.

(2)p:我上街; q:我去新華書店.

前提:p→q, p. 結論: q.

推理的形式結構為

p→q)∧ p) → q

((p→q)∧ p)→ q

m0∨m2∨m3

可見(**)不是重言式,所以推理不正確.還可用其他方法判斷之.

例證明下列前提是不相容的。

1. 若a因病缺了許多課, 那麼他中學考試失敗。

2. 若a中學考試失敗, 則他沒有知識。

3. 若a讀了許多書, 則他有知識。

4. a因病缺了許多課, 而且讀了許多書。

證明符號化題目:

p: 因病缺了許多課,

q: 中學考試失敗,

r: 有知識,

s: 讀了許多書。

問題要證明前提

pq, qr, sr, p∧s是不相容的。

下面我們用另外一種形式的格式證明

(即後面講的「構造證明」的格式):

編號公式依據

(1p∧sp

(2p1); i1

(3s1); i2

(4pqp

(5q2),(4); i8

(6srp

(7r3),(6); i8

(8qrp

(9r5),(8); i9

(10r∧r7),(9)

例張三說李四在說謊, 李四說王五在說謊, 王五說張

三、李四都在說謊。問誰說真話, 誰說假話?

解設a:張三說真話; b:李四說真話; c:王五說真話

依題意有 ab, bc, ca∧b。

(a b)∧(b c)∧(c a∧b)

(ab)∧(ba)∧(bc)∧(c b) ∧(c(a∧b))∧((a∧b)c)

(a∧b∧c)∧((a∨b)∧c)) ∧((a∧b∧c)∨(a∧c)∨(b∧c))

a∧b∧c

即: 李四說真話, 張三和王五說假話。

● 例1.9.3:求證: s是前提w,w→┐q,┐q→r和r→s的有效結論。

● 證明:

(5) r t,(3)(4)i8

(7) s t,(5)(6)i8

(這部分的t,i8等是另外一本書的內容,所以不用管,只要會推就行)

例前提: 如果馬會飛或羊吃草, 則母雞就會是飛鳥; 如果母雞是飛鳥, 那麼烤熟的鴨子還會跑; 烤熟的鴨子不會跑。結論: 羊不吃草。

解符號化上述語句, p: 馬會飛, q: 羊吃草, r: 母雞是飛鳥, s: 烤熟的鴨子還會跑, s: 烤熟的鴨子不會跑, q: 羊不吃草。

前提集合, 結論c : q。

(1) sp

(2) rsp

(3) r1), (2), i9

(4) p∨qr p

(5p∨q3), (4), i9

(6) p∧q (5), e5

(7) q6), i 2

例如果我的考試通過, 那麼我很快樂。如果我快樂, 那麼陽光很好。現在是凌晨一點, 天很暖和。試給出結論。

解設p: 我的考試通過, q: 我很快樂, r: 陽光很好, s: 天很暖和。把「凌晨一點」理解為陽光不好。

前提為: pq, qr, r∧s。

編號公式依據

(1pq p

(2qr p

(3pr (1), (2);i11

(4r∧s p

(5r (4);i1

(6p (3), (5);i9

結論: p, 我的考試沒通過。

例前提: p∨q, pr, rs; 結論: sq。

證明 (1) s cp

(2) rs p

(3) sr (2), e

(4r (1), (3), i

(5) pr p

(6) rp (5), e

(7) p (4), (6), i

(8) p∨q p

(9) pq (8), e

(10) q (7), (9), i

(11) sq (1), (10), cp

(cp規則這部分因為好像多了乙個條件,所以用起來可能會比較簡單)

例1.9.5:證明r→s可從前提p→(q→s),┐r∨p和q推出。

證明:(cp規則,因為結論r→s為條件式)

(5) q→s t, (3,4)i8

(7) s t,(5)(6)i8

(8) r→s cp,(2)(7)

例1.9.4:證明從前提p→q,┐(q∨r)可演繹出┐p.

證明:(反證法)

(7) q∧┐q t,(3)(6)

例 「如果春暖花開, 燕子就會飛回北方。如果燕子飛回北方, 則冰雪融化。所以, 如果冰雪沒有融化, 則沒有春暖花開。

」證明這些語句構成乙個正確的推理。證: 令 p:

春暖花開。q: 燕子飛回北方。

r:冰雪融化。則上述問題轉化成證明:

pq, qr rp

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