逻辑变量与基本运算(1)
逻辑代数的基本概念与基本运算
逻辑代数的基本概念与基本运算1. 引言逻辑代数是数学中的一个分支，它主要研究逻辑关系、逻辑运算和逻辑函数等内容。
逻辑代数作为数理逻辑的一个重要工具，不仅在数学、计算机科学等领域具有重要的应用，同时也在现实生活中扮演着重要的角色。
本文将介绍逻辑代数的基本概念与基本运算，帮助读者更好地理解逻辑代数的基本原理和运算规则。
2. 逻辑代数的基本概念逻辑代数是一种用于描述逻辑运算的代数体系，它主要包括逻辑变量、逻辑常量、逻辑运算和逻辑函数等基本概念。
2.1 逻辑变量逻辑变量是逻辑代数中的基本元素，通常用字母表示，表示逻辑命题的真假值。
在逻辑代数中，逻辑变量通常只能取两个值，即真和假，分别用1和0表示。
2.2 逻辑常量逻辑常量是逻辑代数中表示常量真假值的符号，通常用T表示真，用F 表示假。
逻辑常量在逻辑运算中扮演着重要的角色。
2.3 逻辑运算逻辑运算是逻辑代数中的基本运算，包括与、或、非、异或等运算。
逻辑运算主要用于描述不同命题之间的逻辑关系，帮助我们进行逻辑推理和逻辑计算。
2.4 逻辑函数逻辑函数是逻辑代数中的一种特殊函数，它描述了不同逻辑变量之间的逻辑关系。
逻辑函数在逻辑代数中具有重要的地位，它可以通过逻辑运算表达逻辑命题之间的关系，是描述逻辑代数系统的重要工具。
3. 逻辑代数的基本运算逻辑代数的基本运算包括与运算、或运算、非运算、异或运算等。
这些基本运算在逻辑代数中有着严格的规则和性质，对于理解逻辑代数的基本原理和进行逻辑推理具有重要的意义。
3.1 与运算与运算是逻辑代数中的基本运算之一，它描述了逻辑与的关系。
与运算的运算规则如下：- 真与真为真，真与假为假，假与假为假。
与运算通常用符号“∧”表示，A∧B表示命题A与命题B的逻辑与关系。
3.2 或运算或运算是逻辑代数中的基本运算之一，它描述了逻辑或的关系。
或运算的运算规则如下：- 真或真为真，真或假为真，假或假为假。
或运算通常用符号“∨”表示，A∨B表示命题A与命题B的逻辑或关系。
四种基本逻辑运算
四种基本逻辑运算一、与运算与运算是逻辑运算中的一种基本运算，也称为“与”操作。
与运算的结果只有在所有输入变量都为真（即为1）时才为真，否则为假（即为0）。
与运算的运算符通常用符号“∧”或“&”表示。
例如，对于两个输入变量A和B，A∧B表示A和B的与运算结果。
与运算在实际生活中的应用非常广泛。
例如，在某些情况下，我们需要判断多个条件是否同时满足，只有当所有条件都满足时，我们才能得出最终的结论。
这时，我们可以使用与运算来判断这些条件是否同时成立。
二、或运算或运算是逻辑运算中的另一种基本运算，也称为“或”操作。
或运算的结果只要有一个输入变量为真（即为1），就为真，否则为假（即为0）。
或运算的运算符通常用符号“∨”或“|”表示。
例如，对于两个输入变量A和B，A∨B表示A和B的或运算结果。
或运算在实际生活中也有广泛的应用。
例如，当我们需要判断多个条件中是否有一个满足时，只要有一个条件满足，我们就可以得出最终的结论。
这时，我们可以使用或运算来判断这些条件是否有满足的情况。
三、非运算非运算是逻辑运算中的另一种基本运算，也称为“非”操作。
非运算的结果是输入变量的反面，即如果输入变量为真（即为1），则非运算结果为假（即为0）；如果输入变量为假（即为0），则非运算结果为真（即为1）。
非运算的运算符通常用符号“¬”或“!”表示。
例如，对于一个输入变量A，¬A表示A的非运算结果。
非运算在实际生活中也有一些应用。
例如，当我们需要判断一个条件是否不成立时，我们可以使用非运算来得出相反的结论。
四、异或运算异或运算是逻辑运算中的另一种基本运算，也称为“异或”操作。
异或运算的结果只有在输入变量不同时为真时才为真，否则为假。
异或运算的运算符通常用符号“⊕”或“xor”表示。
例如，对于两个输入变量A和B，A⊕B表示A和B的异或运算结果。
异或运算在实际生活中也有一些应用。
例如，在某些情况下，我们需要判断两个条件是否恰好有一个满足，即只有一个条件为真，而另一个条件为假。
逻辑代数中的三种基本运算
1 1 0 0
+ + B A+ B A + B A+ B A⋅ B ⋅ 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0
相等
相等
五、若干常用公式
(1) AB+ AB = A( B + B) = A +
(2) A+ AB= A(1 + B) = A +
推广
A + A(
)= A
即 ⊙ A⊕ B = A⊙B ⊕ 同理可证 A⊙B = A⊕ B ⊙ ⊕
六、关于异或运算的一些公式 异或 A ⊕ B = A B + AB 同或 A⊙B = AB + A B ⊙ (1) 交换律 (2) 结合律 (3) 分配律 ⊙ A⊕ B = A⊙B ⊕ A⊙B = A⊕ B ⊙ ⊕
(5) 因果互换律
= AB + AC + ABC + ABC = AB+ A + C
推论
AB + A + BCD = AB + A C C
AB + AB = A B + AB
证明： 公式 (5) 证明：
左 = A B ⋅ AB = ( A + B ) ( A + B ) = A ⋅ A + A B + AB + B ⋅ B = A B + AB
曾用符号 A B Y
美国符号 A B A B Y
≥1
Y = A+ B A
B =1 Y = A⊕ B A B
Y
Y
⊕
Y
A B
Y
1.3
第1章 逻辑代数基础
①代入规则：任何一个含有变量 A 的等式，如果将所有出现 A 的位置都用
同一个逻辑函数代替，则等式仍然成立。这个规则称为代入规则。 例如，已知等式 AB A B ，用函数 Y=AC 代替等式中的 A，
根据代入规则，等式仍然成立，即有：
( AC) B AC B A B C
A
E
B Y
4
第1章 逻辑代数基础---三种基本运算
功能归纳：
真值表：
开关 A 开关 B 断开 断开 闭合 闭合 断开 闭合 断开 闭合
灯Y 灭 灭 灭 亮
A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
Y 0 0 0 1
将开关接通记作1，断开记作0；灯亮记作1，灯灭记作0。可以作出如
上表格来描述与逻辑关系，这种把所有可能的条件组合及其对应结果一一列
的逻辑函数， 并记为：
F f ( A, B, C , )
3
第1章 逻辑代数基础---三种基本运算
②三种基本运算
a.与逻辑（与运算）
定义:仅当决定事件（Y）发生的所有条件（A，B，C，…）均满足 时，事件（Y）才能发生。表达式为：
Y=A· C· B· …=ABC…
描述:开关A，B串联控制灯泡Y
法进行描述。每种方法各具特点，可以相互转换。 ①真值表
将输入变量的各种可能取值和相应的函数值排列在一起而组成的表格。
真值表列写方法：每一个变量均有0、1两种取值，n个变量共有2n种不 同的取值，将这2n种不同的取值按顺序（一般按二进制递增规律）排列起
来，同时在相应位置上填入函数的值，便可得到逻辑函数的真值表。
原式左边
AB A C ( A A ) BC
逻辑变量与基本逻辑运算
开关A 断 断 合 合
开关B 灯F 断 灭 合 灭 断 灭 合 亮
或逻辑
只有决定某一事件的有一个或一个以上具 备，这一事件才能发生
或逻辑真值表
A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 F 0 1 1 1
非逻辑
当决定某一事件的条件满足时，事件不发 生；反之事件发生，
非逻辑真值表 A F 0 1 1 0
异或运算
A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
F 0 1 1 0
“”异或逻辑 运算符
Hale Waihona Puke 同或运算A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
F 1 0 0 1
“⊙”同或逻辑 运算符
逻辑变量及基本逻辑运算
一、逻辑变量
取值：逻辑0、逻辑1。逻辑0和逻辑1不代 表数值大小，仅表示相互矛盾、相互对立 的两种逻辑状态
二、基本逻辑运算 与运算 或运算 非运算
与逻辑
只有决定某一事件的所有条件全部具备， 这一事件才能发生
与逻辑关系表
与逻辑真值表 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 F 0 0 0 1
逻辑运算的基本法则
逻辑运算的基本法则一、逻辑与运算逻辑与运算是一种复合运算，表示两个或多个逻辑变量同时为真时，结果才为真。
逻辑与运算的符号为“∧”，如果A和B两个逻辑变量为真，则A∧B为真；如果A和B中至少有一个为假，则A∧B 为假。
二、逻辑或运算逻辑或运算是一种复合运算，表示两个或多个逻辑变量中至少有一个为真时，结果就为真。
逻辑或运算的符号为“∨”，如果A、B中至少有一个为真，则A∨B为真；只有当A和B都为假时，A∨B才为假。
三、逻辑非运算逻辑非运算是一种一元运算，表示一个逻辑变量取反。
逻辑非运算的符号为“¬”，如果A为真，则¬A为假；如果A为假，则¬A为真。
四、逻辑等价运算逻辑等价运算表示两个逻辑变量相等或不相等的关系。
逻辑等价运算的符号为“↔”，如果A和B相等，则A↔B为真；如果A和B 不相等，则A↔B为假。
五、逻辑蕴含运算逻辑蕴含运算表示一个逻辑变量如果为真，则另一个逻辑变量也为真的关系。
逻辑蕴含运算的符号为“→”，如果A为真而B也为真，则A→B为真；否则，A→B为假。
六、逻辑析取三段论逻辑析取三段论是一种复合推理，表示如果两个前提中至少有一个为真，则结论一定为真的推理方式。
在形式化表示中，如果A和B 分别表示两个前提，C表示结论，则形式化表示为：(A∨B)→C。
七、逻辑合取三段论逻辑合取三段论是一种复合推理，表示如果两个前提都为真，则结论一定为真的推理方式。
在形式化表示中，如果A和B分别表示两个前提，C表示结论，则形式化表示为：A∧B→C。
八、逻辑重析取三段论逻辑重析取三段论是一种复合推理，表示一个前提析取另一前提的合取结果的推理方式。
在形式化表示中，如果A、B和C分别表示三个命题，D表示结论，则形式化表示为：(A→(B∧C))→D。
逻辑变量与基本运算 教案
课题：逻辑变量与基本运算授课教师：平利职教中心屈垚垚一、教学目标：1、知识与技能：（1）理解逻辑变量的概念，掌握三种逻辑基本运算；（2）通过逻辑运算的学习，使学生的逻辑思维能力得到锻炼和提高。
2、过程与方法：发现式教学。
通过创设情境，引出课题；观察动画，激发兴趣；再引导学生不断讨论、归纳、总结，在探索中不断提高。
3、情感态度与价值观：（1）学生通过观察电路的拟真动画演示，体会数学知识与专业课程以及现实世界的联系，提高对数学课程的重视；（2）学生动脑发现规律，总结知识，培养其主动参与、积极探究的主体意识。
二、重点与难点：1、重点：理解并掌握逻辑变量的含义，掌握逻辑变量的三种基本运算；2、难点：区分三种基本逻辑运算之间的区别与联系。
三、教学方法与教学手段：1、教学方法：借助多媒体教学，教师以引导为主，学生合作探索、积极思考的探究式教学方法，教学中主要采用观察发现法、与讲练结合法，注重启发式引导、反馈式评价，充分调动学生的学习积极性。
2、教学用具：黑板、教学课件、flash拟真动画、多媒体设备，以及提前按小组分发给学生的学案。
四、教学设计：创设情境、引出课题（3分钟）↓观察动画、总结规律（3分钟）↓师生合作、共探新知（20分钟）↓讨论探究、例题演练（7分钟）↓运用知识、强化练习（5分钟）↓课堂小结、布置作业（2分钟）本节课的总体设计思想是建构主义思想，强调数学知识的建构过程，让学生亲历基本逻辑运算的运算规则的发现之旅。
首先通过列举生活中的“只有两种对立状态的量”，创设情境，激发兴趣；然后观察两个开关并联控制灯泡工作的电路拟真动画，总结因果逻辑关系，为学习逻辑变量的概念做准备；再通过分别观察三个不同的电路拟真动画来总结学习逻辑变量及三种基本逻辑运算，突出本节课的重点；接着对比对比分析三个电路图和对应的逻辑运算，找到区别和联系，突破难点；最后通过分析例题、强化练习巩固所学知识；课堂小结、作业布置分享成长体会，达到教学目的。
逻辑运算法则
03
非门（NOT Gate）
• 非门是一种一元运算，表示为¬A
• 非门的功能是将输入的真变为假，将假变为真
逻辑门电路的设计与实现：晶体管与二极管电路
晶体管
• 晶体管是一种常用的半导体器件，可以用作开关和放大器
• 晶体管可以实现与门、或门和非门等逻辑门电路
二极管
• 二极管是一种半导体器件，具有单向导电性
• 逻辑门电路是数字电路的基础，广泛应用于电子设备中
逻辑运算在计算机科学中的应用
• 逻辑运算用于处理计算机中的逻辑操作
• 逻辑运算在计算机硬件和软件的设计中都起着重要作用
逻辑运算在编程语言中的应用
• 逻辑运算用于编写条件语句和循环语句
• 逻辑运算在算法和数据处理中有着广泛的应用
逻辑运算的历史发展：从布尔代数到现代逻辑电路
• 二极管可以实现或门和非门等逻辑门电路
逻辑电路的综合与优化：用逻辑代数表示电路设计
逻辑代数
电路综合
• 逻辑代数是一种用代数符号表示逻辑运算的方法
• 电路综合是一种将逻辑代数表达式转化为实际电路设计
• 逻辑代数可以用于分析和设计逻辑电路
的方法
• 电路综合可以用于优化逻辑电路的性能，提高电路的可
靠性
的便利
• 现代逻辑电路在计算机科学、通信技术等领域有着广泛的应用
02
逻辑运算的基本种类与性质
常见的逻辑运算：与、或、非、异或等
01
02
03
04
与运算（AND）
或运算（OR）
非运算（NOT）
异或运算（XOR）
• 与运算的逻辑表达式为：A
• 或运算的逻辑表达式为：A
• 非运算的逻辑表达式为：
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学生了解逻辑关系、逻辑变量、逻辑常量、逻辑运算等基本概念。
0和1之间没有数的大小关系。
阅读课本了解什么是或运算
掌握逻辑或的运算规则
观看教师解题并学习思路
独立完成后回答
认真回顾记忆
课后认真完成
【板书设计】
第6课时逻辑变量与基本运算（1）
【新课讲解】
任务一：探究新知
观察如图所示的两个开关相并联的电路。
（1）完成开关A、B与灯S的状态表
开关A
开关B
电灯S
断开
断开
灭
断开
合上
亮
合上
断开
亮
合上
合上
亮
（2）如果规定“合上”为1，“断开”为0，灯“亮”为1，灯“灭”为0，那么请将上表改写为下表。
A
B
S
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
从改写可以看到，电灯S是否亮，取决于开关A、B的状态，它们之间具有因果逻辑关系．逻辑代数研究的就是这种逻辑关系．
逻辑代数中，有逻辑变量，有逻辑常量，也有运算的概念。或运算，与运算，非运算统称为逻辑运算。
任务二：形成新知
1.或运算
一个事件的发生依懒于两个条件，当这两个条件中至少一个成立时，这个事件发生，我们称这种逻辑关系为“或”逻辑关系。
在开关相并联的电路中，开关A与开关B至少有一个“合上”时，电灯S就“亮”．我们将这种逻辑关系叫做变量A与变量B的逻辑加(逻辑或)，并把S叫做A、B的逻辑和，记作A+B=S．
（1）1+0（2）0+1
（3）0+1本课时主要学习了逻辑关系、逻辑变量、逻辑常量、逻辑运算等基本概念，重点要掌握或运算的概念和运算规则。
【作业布置】
课后习题T1
了解逻辑变量的背景
如开关的“断开”与“合上”，灯的“熄”与“亮”
借助0和1
观察两个开关相并联的电路
完成开关A、B与灯S的状态表
教学活动内容及时间
学生活动内容及时间
【组织教学】
清点人数
【导入新课】
在日常生活中，很多事物的变化只表现为两种状态，如开关的“断开”与“合上”，灯的“熄”与“亮”。我们可以用0和1两个符号分别表示这些不同的状态。习惯上，我们通常用0表示“错”“假”“关”“断开”“熄”等，用1表示“对”“真”“开”“合上”“亮”等。借助0和1，就可以建立两个开关并联和串联电路的数学模型。
其运算规则如表所示．
A
B
S =A+ B
0
0
0+0=0
0
1
0+1=1
1
0
1+0=1
1
1
1+1=1
总结：如果将A和B看成输入，将A+B看成输出，或运算的规则可总结为“有1出1，全0出0”
【例题分析】
例1：写出下列各式的运算结果
（1）1+1（2）1+1+0
（3）0+0（4）0+1+0
【练习巩固】
写出下列各式的运算结果
开关A、B与电灯S的状态都是逻辑变量，用大写字母A，B，C，…表示．
逻辑变量只能取值0和1．需要说明的是，这里的值“0”和“1”，不是数学中通常表示数学概念的0和1，而是表示两种对立的逻辑状态，它们之间没有数的大小关系。0和1称为逻辑常量．在具体问题中，可以一种状态为“0”，与它相反的状态为“1”．
课题
第6课时逻辑变量与基本运算（1）
课型
新授
学时
1
教学目标
1、通过具体的问题情境，了解逻辑常量、逻辑变量及其取值的问题。
2、培养学生的逻辑思维能力
3、理解或运算及相应的运算规则
教学重点
或运算及相应的运算规则
教学难点
逻辑常量、逻辑变量
教学方法
讲探练结合
学习方法
探究、讲授、练习
教学设备
触摸式一体机
教学过程
逻辑加(逻辑或)：A+B=S．
或运算的规则：“有1出1，全0出0”
教学反思：